板載電源是什么？

板載電源是指在電路板上搭建了電源電路或使用板載式電源模塊，把電源部分集成到PCB板，跟應(yīng)用電路在同一個板子上。直接輸入市電即可工作，不需要外部轉(zhuǎn)換或外接電源適配器。

板載電源設(shè)計要點總結(jié)：

LDO：

在壓差較大或者電流較大的降壓電源設(shè)計中，建議采用開關(guān)電源，避免使用LDO。采用線性電源（包括LDO）可以得到較低的噪聲，并且使用簡單，成本低，在單板上應(yīng)用較多。LDO必須計算熱耗并滿足降額規(guī)范，采用線性電源時電源功率的計算不能使用負(fù)載電壓和電流的乘積計算，必須采用線性電源輸入電壓和負(fù)載電流的乘積計算。

采用開關(guān)電源能夠達(dá)到很高的效率，對大電流及大壓差的場合，推薦采用開關(guān)電源進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如果電路對紋波要求較高，可以采用開關(guān)電源和線性電源串聯(lián)使用的方法，采用線性電源對開關(guān)電源的噪聲進(jìn)行抑制。

在LDO輸出端濾波電容選取時，需要注意參照手冊要求的最小電容、電容的ESR/ESL等要求，確保電路穩(wěn)定。推薦采用多個等值電容并聯(lián)的方式，增加可靠性以及提高性能。LDO輸出電容為負(fù)載的變化提供瞬態(tài)電流，同時因為輸出電容處于電壓反饋調(diào)節(jié)回路之中，在部分LDO 中，對該電容容量有要求以確保調(diào)節(jié)環(huán)路穩(wěn)定。該電容容量不滿足要求，LDO可能發(fā)生振蕩導(dǎo)致輸出電壓存在較大紋波。

PCB設(shè)計：

電源?？?/span>/芯片感應(yīng)端在布局時應(yīng)采用開爾文方式，很多電源模塊和電源芯片在設(shè)計時，采用了獨立的Sense管腳，作為對輸出電壓的反饋輸入。這個Sense信號應(yīng)該從取用電源的位置引給電源模塊，而不應(yīng)該在電源模塊輸出端直接引給電源模塊，這樣可以通過電源模塊內(nèi)部的反饋補(bǔ)償?shù)魪碾娫茨K輸出傳輸?shù)綄嶋H使用電源處路徑帶來的衰減。對于電源監(jiān)控電路等，也應(yīng)該遵守相同的原理，即從實際需要監(jiān)控點將電源引給監(jiān)控電路，而不是從監(jiān)控電路最近處引給監(jiān)控電路，以確保精確性。

Buck電源PCB設(shè)計要點：

（1）輸入電容，輸出電容盡量共地。

（2）輸出電流過孔數(shù)量保證通流能力足夠，電流為設(shè)定的過流值。

（3）如果輸出電流大于20A，最好區(qū)分控制電路AGND和功率地GND，兩者單點接地，如果不做區(qū)分，保證AGND接地良好。

（4）輸入電容靠近上管的D極放置。

（5）Phase管腳因為其強(qiáng)電流，高電壓的特性，輻射大，需做以下處理：Phase相連接的上管的S極，下管的D極和電感一端打平面處理，且不打過孔，即盡量保證3者和電源芯片在同一個平面上，且最好放置在top面。Phase平面保證足夠的通流能力的前提下，盡量減小面積。關(guān)鍵信號遠(yuǎn)離該Phase平面，小電流的Phase網(wǎng)絡(luò)直接拉線處理，禁止拉平面。

（6）輸入電容的GND，電源輸入因為噪聲大，敏感信號需遠(yuǎn)離該平面，遵循3W原則，禁止高速信號在上述地平面打的過孔中間走線，尤其關(guān)注背板的高速信號。

（7）GATE、BOOT電容走線盡量粗，一般為15mil~40mil。

（8）電壓采樣因為電流小，容易受干擾，如果為近端反饋盡量靠近電源芯片，如果為遠(yuǎn)端反饋，需走差分線，且遠(yuǎn)離干擾源。

（9）DCR電流采樣網(wǎng)絡(luò)，需要差分走線，整個采樣網(wǎng)絡(luò)盡量緊湊，且需靠近電源芯片放置，溫度補(bǔ)償電阻靠近電感放置。

（10）環(huán)路補(bǔ)償電路盡量面積小，減小環(huán)路，靠近電源芯片放置。

（11）電感下禁止打孔，一方面防止有些電感為金屬表層，出現(xiàn)短路。一方面因為電感的輻射大，如果下面打孔噪聲會耦合。

（12）MOS管下需打過孔進(jìn)行散熱，過孔數(shù)量按照輸出最大電流計算，非過流值。電源芯片底部打過孔到背面進(jìn)行散熱處理，覆銅越大散熱越好，最好部分亮銅處理。

升壓電路：

升壓電源（BOOST）使用必須增加一個保險管以防止負(fù)載短路時，電源直通而導(dǎo)致整個單板工作掉電。保險的大小由模塊的最大輸出電流或者負(fù)載最大電流而定。

電感：

禁用磁飽和電路禁止選用采用磁飽和電路的電源模塊，因為磁飽和電路所用磁環(huán)的原因，對溫度比較敏感，易在高溫工作時不穩(wěn)定。動態(tài)負(fù)載能力差，在磁飽和路負(fù)載最小時工作最惡劣，易形成輸出不穩(wěn)定。

濾波電容：

電源濾波可采用RC、LC、π型濾波，其中電阻、電感和磁珠必須考慮其電阻產(chǎn)生的壓降。對電源要求較高的場合以及需要將噪聲隔離在局部區(qū)域的場合，可以采用無源濾波電路。 在采用無源濾波電路時，推薦采用磁珠進(jìn)行濾波。磁珠和電感的主要區(qū)別是電感的Q值較高，而磁珠在高頻情況下呈阻性，不易發(fā)生諧振等現(xiàn)象。

對于濾波電路，應(yīng)保證電感、磁珠或者電阻后的電容網(wǎng)絡(luò)能夠所有頻率下，保證低阻抗。必要時應(yīng)采用多種容量的電容并聯(lián)，并局部鋪銅的方式達(dá)到目標(biāo)阻抗。

大容量電容一般為電解電容，其體積較大，引腳較長，經(jīng)常為卷繞式結(jié)構(gòu)（鉭電容為燒結(jié)的碳粉和二氧化錳）。這些電容的等效串聯(lián)電感較大，導(dǎo)致這些電容的高頻特性較差，諧振頻率大約在幾百KHz到幾MHz之間。小容量的陶瓷貼片電容具有低的ESL和良好的頻率特性，其諧振點一般能夠到達(dá)數(shù)十至數(shù)百MHz，可以用于給高頻信號提供低阻抗的回流路徑，濾除信號上的高頻干擾成分。因此，在應(yīng)用大容量電解電容時，應(yīng)在電容上并聯(lián)小容量瓷片電容使用。

上電時序：

對于多工作電源的器件，必須滿足其電源上掉電順序要求，不滿足的話很有可能導(dǎo)致器件不能夠正常工作，甚至導(dǎo)致器件燒毀。電源模塊、電源上的電容都會對電源上電順序產(chǎn)生影響， 可能出現(xiàn)上電過程中違反電壓要求的情況，必須進(jìn)行測試驗證。

當(dāng)多個芯片配合工作時， 必須在最慢的期間完成初始化后才能開始操作， 否則可能造成不可預(yù)料的結(jié)果。對于某些ROM等器件，在上電后一段時間才能開始工作，如果在此之前就開始讀取，也可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯誤。

熱拔插系統(tǒng)：

熱拔插系統(tǒng)在單板插入瞬間，單板上的電容開始充電。因為電容兩端的電壓不能突變，會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的電壓瞬間跌落。同時因為電源阻抗很低，充電電流會非常大，快速的充電會對系統(tǒng)中的電容產(chǎn)生沖擊，易導(dǎo)致鉭電容失效。如果系統(tǒng)中采用保險絲進(jìn)行過流保護(hù)，瞬態(tài)電流有可能導(dǎo)致保險絲熔斷，而選擇大電流的保險絲會使得在系統(tǒng)電流異常時可能不熔斷，起不到保護(hù)作用。所以在熱拔插系統(tǒng)中電源必須采用緩啟動設(shè)計，限制啟動電流，避免瞬態(tài)電流過大對系統(tǒng)工作和器件可靠性產(chǎn)生影響。

一般工程師在設(shè)計產(chǎn)品時，很多時候電源部分會自己設(shè)計，并且設(shè)計出來的產(chǎn)品也沒有什么問題。但是發(fā)現(xiàn)問題，一般在批量生產(chǎn)的時候，這時要改動可能會影響其他結(jié)構(gòu)，而采用板載式電源模塊，可以很好的避免這些問題。