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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生3.3 V電壓軌。

該項目的目標是創建一個非常簡單,非常緊湊的電路,為基于微控制器的嵌入式系統供電。該電路僅對足夠的照明量有效,因為該設計不包括用于存儲剩余能量的電容器電池。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。

電源電路的PCB布局 華強PCB

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PCB的維度

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

下圖顯示了以英寸為單位的PCB尺寸。如果調試連接器被移除(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。

電源電路的PCB布局 華強PCB

所以我的猜測是,一側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論一個雙層PCB。

另外,我不認為我使用的是兩層而不是四層失去任何性能,因為底部幾乎是一個堅固的接地層,并且頂部有足夠的空間用于寬電源線和大接地連接(也因為微控制器將以非常低的頻率運行)。

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),因為它們更容易組裝。如果您打算專業組裝電路板,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)。

3。我有一個高精度的32.768 kHz晶振,用于實時時鐘應用;它大約是0805組件的大小。微控制器具有內部低功耗振蕩器,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 。電荷泵開關穩壓器目前有四個2.2μF輸出電容,但只有一個。

5。 LED及其相關電阻僅用于調試;它們可以在最終設計中省略。

6。您可能認為可以消除與調試電源相關的所有電路(開關,LDO和兩個電容)。我不建議這樣做,因為太陽能不是固件開發和測試的便利電源。

雙面選擇

關于如何制作較小列表的最后一項是將組件放在電路板的頂部和底部。當我寫這篇文章時,我開始懷疑整個電路是否適合與太陽能電池尺寸相對應的區域,因此您可以設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,我發現(以英寸為單位):

電源電路的PCB布局 華強PCB

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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。

為了創建這個元件放置,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您需要某種方式將微控制器連接到調試適配器。當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),我認為這不是一個嚴重的障礙.W

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