電源電路的PCB布局

本文討論電源電路的PCB布局，從小型太陽能電池產(chǎn)生3.3 V電壓軌。

該項(xiàng)目的目標(biāo)是創(chuàng)建一個非常簡單，非常緊湊的電路，為基于微控制器的嵌入式系統(tǒng)供電。該電路僅對足夠的照明量有效，因?yàn)樵撛O(shè)計不包括用于存儲剩余能量的電容器或電池。在本文中，我們將從電源原理圖中了解電路的PCB布局。

光伏電源的PCB布局

下圖顯示了PCB頂部和底部的布局。所有組件和大部分跡線和銅鑄件都位于頂部;底部主要是地平面。

PCB的維度

微觀控制器是Silicon Lab的EFM8 Sleepy Bee，左側(cè)的（相對）大型連接器提供與SiLabs USB調(diào)試適配器的直接連接。該連接器占用大量PCB空間，使整體設(shè)計看起來比實(shí)際大。

下圖顯示了以英寸為單位的PCB尺寸。如果調(diào)試連接器被移除（并且其他組件被重新排列），我可以估計較短的水平尺寸，電路板的尺寸有多小。

所以我的猜測是，一側(cè)所有組件的雙層板可能小于1.5平方英寸。我會說這非常好，特別是考慮到我們正在談?wù)撘粋€雙層PCB。

另外，我不認(rèn)為我使用的是兩層而不是四層失去任何性能，因?yàn)榈撞繋缀跏且粋€堅固的接地層，并且頂部有足夠的空間用于寬電源線和大接地連接（也因?yàn)槲⒖刂破鲗⒁苑浅５偷念l率運(yùn)行）。

小而緊湊，但可能更小

以下是其他一些減小電路板尺寸的方法：

1。我選擇了更大的無源元件IC（0805和1206），因?yàn)樗鼈兏菀捉M裝。如果您打算專業(yè)組裝電路板，可以考慮使用0603甚至0402（0402封裝中可能會找到一個可接受的2.2μF電容，但對于0.1μF電容和電阻，絕對可以使用0402）。

2.我為微控制器選擇了更大的封裝;這是一個9毫米x 9毫米的QFP32。 32引腳無引線封裝尺寸明顯更?。? mm x 5 mm），采用24引腳無引腳封裝，尺寸更?。? mm×4 mm）。在我看來，圍繞此電源構(gòu)建的大多數(shù)應(yīng)用不需要超過幾個I/O引腳，因此24引腳封裝可能是最佳選擇。我使用32引腳器件，因?yàn)槲⒖刂破鳑]有任何其他引線（即非引線）封裝。

3。我有一個高精度的32.768 kHz晶振，用于實(shí)時時鐘應(yīng)用;它大約是0805組件的大小。微控制器具有內(nèi)部低功耗振蕩器，精度非常低（±10％），因此如果您不需要精確定時，則可以省略晶振。

4 。電荷泵開關(guān)穩(wěn)壓器目前有四個2.2μF輸出電容，但只有一個。

5。 LED及其相關(guān)電阻僅用于調(diào)試;它們可以在最終設(shè)計中省略。

6。您可能認(rèn)為可以消除與調(diào)試電源相關(guān)的所有電路（開關(guān)，LDO和兩個電容）。我不建議這樣做，因?yàn)樘柲懿皇枪碳_發(fā)和測試的便利電源。

雙面選擇

關(guān)于如何制作較小列表的最后一項(xiàng)是將組件放在電路板的頂部和底部。當(dāng)我寫這篇文章時，我開始懷疑整個電路是否適合與太陽能電池尺寸相對應(yīng)的區(qū)域，因此您可以設(shè)計一個只有頂部太陽能電池和底部的電路板。我決定從原理圖中刪除一些不必要的組件并嘗試這個想法，我發(fā)現(xiàn)（以英寸為單位）：

這是粗略的近似，但正如您所見，我們非常接近將所有電路插入太陽能電池占用的PCB空間的目標(biāo)。

為了創(chuàng)建這個元件放置，我消除了四個輸出電容中的三個，晶體，LED和LED電阻。我還將微控制器包切換到QFN24。無源組件仍然是1206和0805，但是這些較大的封裝可以彌補(bǔ)您需要某種方式將微控制器連接到調(diào)試適配器。當(dāng)然沒有太多的布線空間，但如果你可以使用四層板（太陽能電池頂部有足夠的空間），我認(rèn)為這不是一個嚴(yán)重的障礙.W