一、不要急于使用自动布线 自动布线是 PCB设计软件的一项功能，可以让布线过程更容易，会遵循所有必要的规则在PCB布局中路由电路连接。 但会遇到以下问题： 低效路由 信号完整性问题 元件布局不合理 灵活性有限 不适合复杂的设计 不适合高密度 PCB 对路由的有限控制 兼容性问题 还是建议手动布线，你可以在放置完所有组件后，用自动布线来检查完成度。在布线过程中，如果某些关键连接点没有连接到，你可以使用自动路由轻松识别。 不要急于使用自动布线 二、元件放置 必须合理地放置元器件，例如例如连接、印刷电路板安装器件、电源电路、精密电路和重要电路按该顺序放置。元器件放置好了，有以下好处： 减少散热 增强信号完整性 提高可靠性 优化路由 元件放置 三、微调组件布局 在放置完元器件后，需要微调，有几个规则： 1、方向 确保相同的部件都面向相同的方向，有助于焊接。 左边在同一个方向，右边随意放置 2、排列 避免将较小的元件放在较大的元件后面，因为焊接大型元件可能会损坏小元件并导致安装问题 左边比较好，小元件夹在中间 3、SMT 和 THT元件 将所有表面贴装（SMT）元件放置在电路板的同一侧，所有通孔（THT）元件放置在电路板的顶部。 四、走线宽度和走线之间的间距 在布线过程必须要考虑走线宽度和走线之间的间距。这两个都会影响到许多，例如 受控阻抗 载流量 信号完整性 最小化串扰 热管理 五、布线 布线是PCB布局设计过程中元器件放置后重要的部分，必须要小心考虑PCB设计规则和指南，以及PCB走线设计。 1、确定使用标准轨道宽度 在设计中平衡使用的标准轨道尺寸，轨道太窄和太近，容易发生短路。 2、考虑承载电流的走线尺寸 细走线只能承载有限的电流。 PCB 走线的建议最大电流 电流 （安培） 1 盎司板的宽度 （千） 2 盎司板的宽度 （千） 1 10 5 2 20 15 3 50 25 3、固定印刷电路板焊盘与孔的比例和尺寸 通常使用大约 1.8:1（焊盘：孔）的比率，但有时使用比孔大 0..5 毫米的焊盘作为测量值。随着焊盘和孔尺寸的减小，比率也会变化。 布线 六、放置电源、地线和信号线 1、找到电源和地平面层 电源层和接地层应始终放置在电路板内部，同时保持对称和居中，可以防止电路板弯曲。 为了确保牢固稳定的走线宽度并消除组件之间的菊花链电源连接，建议在为 IC 供电时为每个电源使用公共通道。 2、信号走线连接 据原理图的设计连接信号线。通常建议在组件之间采用最短、最直接的路径。 元件必须在水平路径上无偏差地固定和定位，建议在电路板元件出口处主要水平走线，然后在出口后进行垂直走线。 由于焊接过程中焊料的迁移，元件将在水平方向上被固定。如下图的上半部分所示。 推荐接线方法（箭头表示焊料流动方向） 由于焊接过程中焊料流动，下图下半部分的信号走线机制可能会导致元件偏斜。 不推荐接线方法（箭头表示焊料流动方向） 3、定义网络宽度 PCB需要承载许多不同电流的网格，将决定所需的网络宽度，建议低电流模拟和数字信号的宽度为 10mil，当电流超过 0.3 A时，就加宽线路。 具体可以在网上找一个线宽计算器。 七、有效隔离 电源电路中的大电压和电流尖峰可能会干扰低电压电流控制电路。需要遵循以下以下技巧： 1、隔离 确保电源与电源和控制地隔离，如果必须要连接，要确保靠近电源路径的末端。 2、放置 如果中间有接地层，则提供微小的阻抗通道，屏蔽控制信号免受电源电路干扰。 模电隔离 八、散热问题 1、识别散热多的组件 先是考虑PCB上哪些组件散热最多，然后根据规则传递产生的热量，可以使用散热器和冷却风扇来保持组件温度较低，重要组件远离过热源。 2、添加热风焊盘 在通孔元件上使用热风焊盘，通过降低元件引脚处的散热率来使焊接更容易。 焊盘 九、DFM 检查 在 PCB布线布局完成后，必须要进行检查。 先从电气规则检查 (ERC) 和设计规则检查 (DRC) 开始，确保设计符合所有规则和限制。
我们得先理解这两个协议的基本区别和应用场景。MIPI通常用在移动设备内部，比如摄像头、显示屏这些部件之间的通信，而USB更多是外部设备连接，比如U盘、外设等。
目录 一、为什么要设计防反接电路 二、防反接电路设计 a. ENABLE/OFF b. switch function c. UV/OV protection d. reverse current block 1.基础版：二极管 2.基础版plus：MOSFET 3.进阶版：NMOS+ FET controller 3.其它功能 一、为什么要设计防反接电路 电源入口处接线及线束制作一般人为操作，有正极和负极接反的可能性，可能会损坏电源和负载电路； 汽车电子产品电性能测试标准 ISO16750-2的4.7节包含了电压极性反接测试，汽车电子产品须通过该项测试。 二、防反接电路设计 1.基础版：二极管 串联二极管是最简单的防反接电路，因为电源有电源路径（即正极）和返回路径（即负极，GND），那么用二极管实现的防反接电路就既可以串接在电源正极，也可以串接在电源负极，如下图： 这两种是实现防反接的最简单的形式，成本低，但也有明显的局限性和缺点： 二极管有正向导通压降，因此，若其串联在电源路径上，那么负载电路入口处的电压会比电源输出电压低一些；若其串联在返回路径上，则负载电路的GND与电源的GND有压差。 二极管通流能力有限，无法应对较大电流的负载电路。 二极管发热严重，会有overheat风险。 如果使用二极管无法满足实际需求，那么可以使用后面的两种方式。 2.基础版plus：MOSFET MOSFET导通压降小，导通阻抗低，可以解决二极管防反电路的部分缺点。和二极管一样，有电源路径和返回路径两种设计方式，如下图： 由于MOSFET自身特性的原因，若仅仅使用singe FET进行电路设计，那么电源路径上只能使用PMOS，返回路径只能使用NMOS，它们与二极管相比，有更小的导通压降，更低的温升，更大的通流能力（大部分）。 PMOS和NMOS相比，各自的缺点如下： PMOS防反接电路：同样size的PMOS与NMOS相比，POMS的Rdson更大，因此同样性能下，PMOS会比NMOS更贵，尤其是应用在大电流电路中，常常需要好几个MOSFET并联在一起实现更大的通流，那成本上就会有更大的差异。 NMOS防反接电路：只能放在返回路径上，但和二极管放在返回路径上一样，还是有导通压降（虽然小了很多），相当于地平面不是处处电压相等。 总体来看PMOS和NMOS的防反接电路设计虽然比二极管电路设计相比有明显进步，但依旧有其各自的缺点。那么，有没有什么方式，可以既使用NMOS（成本低），又能避免lift up GND呢？ 当然有，那就是结合起来，把NMOS放到电源路径上（高边），然后用更高的电压驱动NMOS打开。 3.进阶版：NMOS+ FET controller FET controller有很多种选择，并且也有很多除了防反接以外的功能（其它功能稍后讲）。举一个简单的例子，TI的LM5050-1-Q1芯片。它的经典应用电路长这样： 它的内部长这样： 电源上电时，电压通过NMOS的body diode流向芯片的OUT及VS引脚（因此选择MOSFET时，通流能力不仅要看ID，还要看Is，即continuous source current），VS引脚内部是charge pump，当输入电压及其它条件（比如enable之类的）均满足时，芯片就会通过charge pump给其GATE引脚（即外部NMOS的栅极）充电，这样充电会增加芯片IN引脚和GATE引脚之间的压差，也就是NMOS栅极和源极之间的压差，增大到一定程度后，NMOS就会被打开，那么电源就会通过NMOS的Rds流向负载，而不再是NMOS的体二极管。这就降低了电源路径上的压降。 至此，一个较为合格的基础防反接电路（压降小，成本低，通流能力强）就成了。 当然这里举的FET controller例子是LM5050-1-Q1，它驱动栅极的方式是charge pump，主要目的是将NMOS的gate抬高到比source更高的电压。除了charge pump还有一个抬高电压的方式，那就是boost regulator。 LM74722-Q1就是这样的方式，它的经典应用电路及block diagram长这样： charge pump和boost regulator这两种驱动方式相比，差异主要是boost regulator成本更高，但具有更强的driving ability和更好的EMC performance。 3.其它功能 a. ENABLE/OFF 这是一个比较基础的功能，就是控制FET controll是否工作； b. switch function 比如上面提到的LM5050-1-Q1，MOSFET的打开只是降低电源路径的压降，减少损耗，但即使MOSFET关掉，供电电源的电流还是会通过body diode流向负载，但有一些FET controller可以顺带实现开关的功能，即MOSFET没有打开时，不会有电流流向负载。这个功能也比较好实现，那就是放一个与当前NMOS背对背的NMOS，如下图： 红框中的NMOS的body diode与它右侧的NMOS相反，这样就能阻值电流直接从电源流向负载。 c. UV/OV protection 这个也比较好实现，内部增加比较器就可以，上图的LM74502-Q1就有这个功能。 d. reverse current block 这个reverse polarity protection情况不同，主要是触发条件不同。reverse polarity protection是由于电源正负极接反，导致电流可能出现反向流动所以要保护，但reverse polarity protection是电源正负极没有接反且功能正常运行时，Cout也有了一个稳定的电压 （例如14V），但是由于供电电源因为某些原因（比如进行电性能测试/ESD测试/雷击等，具体见汽车电子产品硬件电路设计——电源入口处TVS选择）有瞬间跌落，此时输入电压已经跌至＜14V，但是VOUT部分由于有Cout的存在，从原本的14V开始放电，那么此时，下图中，VOUT＞VBATT： 此时两个NMOS还在打开中，就会有电流从VOUT流向VBAT，从而发生电流倒灌，这种电流倒灌可能会对供电电源产生危害，或者损坏NMOS（具体见link）。因此，我们要做的是blocking这个reverse current。 目前常见的处理方式是用比较器，比如LM74700，其内部结构见下图： 输入电压和输出电压会分别通过ANODE和CATHODE引脚进入芯片，进入一个-11mv的比较器，如果检测到输入电压比输出电压低11mV以上，芯片就会马上关掉外部NMOS（这个响应速度一般不会超过1us），这样反向电流就会被NMOS上的body diode阻断。 参考： https://www.ti.com/lit/an/slva835a/slva835a.pdf?ts=1720101490746 https://media.monolithicpower.com/mps_cms_document/2/0/2022-en-wechat-designing-a-reverse-polarity-protection-circuit_part-i_r1.0.pdf https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm5050-1-q1.pdf
推挽电路，有人也叫图腾柱电路。图腾柱我没理解这个名字是怎么来的，但是“推挽”就比较形象了。 英文里叫push-pull。这里先说这里 推和挽 针对的是电流，而不是电压。 电路由NPN三极管接正电源，PNP接负电源。共同连接基极，这样当信号来临时，只会有一侧会被导通。 先分析正半周： 正电压加在基极，NPN管子导通，进而有一个1+β倍的电流流过CE，在输出产生一个和输入同频但是电流要大的多的信号。 进入负半周，电流从右往左，下半部分导通，再输出产生一个更大的负向电流。 这样我们就实现了交流电流信号的放大功能。 到这里，其实推挽电流的大致原理就讲完了，下面简单举例一些应用场景： 音频功放：三极管推挽电路常用于音频功放电路中，可以实现音频信号的放大和输出。在推挽电路中，两个三极管交替工作，一个三极管将正半周信号放大输出，另一个三极管将负半周信号放大输出，从而实现了信号的放大和输出。 直流电机驱动器：三极管推挽电路也可以用于直流电机驱动器中，可以实现直流电机的正反转、调速等功能。推挽电路可以通过控制两个三极管的导通和截止，控制直流电机的转速和转向。 交流电源：三极管推挽电路也可以用于交流电源中，可以实现交流电源的电压调节和输出。推挽电路可以通过控制两个三极管的导通和截止，控制输出电压的大小和波形。 电子开关：三极管推挽电路也可以用作电子开关，可以控制高电压、高电流的开关。在开关电路中，两个三极管交替工作，一个三极管将电路连接到高电压、高电流源，另一个三极管将电路连接到地，从而实现了开关功能。 但是有没有人想过这样的一个问题：三极管的导通都是有一定的开启电压，也就是BE之间的导通电压，对于半导体硅来说，大多为0.7V. 那么当一个信号就在±0.7V的范围之内波动会怎么办呢？给你30秒思考一下。 没错，这种情况下两个管子都不会导通。 这部分丢失的区域就叫做交越失真。那么怎么解决这种问题呢？ 聪明的工程师其实早就想到了方法： 调整R1，R2的阻值，使得0.7V和-0.7V在图中得以实现。那么此时NPN和PNP都输入临界导通的状态。 举例来说，此时哪怕有一个0.1V的信号，那么在D2上方就会有一个0.8V的电压，NPN管子要导通。下官同理。 对于负向的波形也是一个道理，假设是-0.3V的信号，那么在D3下方就有一个-1V的压差，此时下管会导通。 这就是推挽电路你需要掌握的一些基础知识。
一、DCDC简易电路原理 DCDC电路是直流转直流电路，将某直流电源转变为不同电压值的电路，分为升压电路和降压电路。 1.1电容、电感基础知识 1.1.1电容 电容两端电压不能突变。 通交流、阻直流；通高频、阻低频。 1.1.2电感 通过电感上的电流不能突变。 通直流，阻交流；通低频，阻高频。 1.2升压电路原理 1.2.1电感的作用 如上图，开关闭合，电感充电，电阻短路，当2.2us后电感上电流达到2.4A。 开关断开，电源流经电感（电源电压＋电感电压，达到升压，电感放电）为电阻供电，2.4A的电流流过电阻，电阻两端电压达到12v。 但是，若开关闭合，电阻又被短路，电阻两端电压随开关闭合与断开变化。 1.2.2二极管的作用 开关闭合，电源向电感充电，电容、电阻短路。 左图，开关断开，电源流经电感（电源电压＋电感电压，达到升压，电感放电）向电容充电，并为电阻供电。 右图，开关闭合，电源向电感充电，二极管隔离两边电路；电容（达到电源电压＋电感电压）向电阻放电。 现实，将开关换成MOS管，MOS管导通，电源给电感充电，电容给电阻放电；MOS管断开，电源电流流经电感向电容充电，给电阻供电。 1.2.3注意点 升压到12v时，输出电流只有0.25A，不足以驱动电机。 所以需要并联许多节干电池，增加输入电流才行。既然有这么多干电池了，为什么不直接串联达到12v？还可以省略升压电路。 1.3降压电路原理 通过不停的开关达到降压的目的，实际中，开关换成MOS管 。 1.3.1调节占空比 1.3.2电路原理 （1）开关闭合 如左图，开关闭合，二极管截至，电源给电感、电容充电，给负载供电。 但是通过电感上的电流不能突变，电感上感应出反向电流，使得负载端的电压不足12v，使，如右图。 随时间增加，电感上电压减少，负载电压上升，若时间长，电感上电压将降为0v，负载上电压变为12v，因为电感上电流不变，则相当于一段导线。 所以要严格控制开关通断的时间。 （2）开关断开 如右图，开关断开，电感放电。随着电感上电压减小，负载两边的电压也减小，如右图。 可以达到如上图的效果。 （3）电容作用 储能、滤波 使负载两端电压更加的平滑。 1.3.3电路损耗 不足10%，电路效率90%。 二、基于MP１４７０芯片降压电路的初步了解 2.1阅读芯片数据手册 ２.１.１基本信息（提炼最重要的信息） 输入电压：4.7~16v，最大不超过16v 最大输出电流：2A 开关频率：500KHz 同步、降压 封装：TSOT23-6 =55℃/w,在PCB上每上升1w，则温度·上升55℃。 应用信息：APPLICATION INFORMATION 在实际应用中的计算、选型 PCB Layout Guidelines 应用实例 封装参数图 ２.１.２管脚信息 2.2原理图分析 ２.2.1自举电容 （1）基本信息 连接在BST脚上的C1电容 作用：保证MOS管持续导通 取值：在DCDC降压电路中取值约为0.1~1uF，该芯片固定为1uF （2）原理 1.Vin输入与SW输出之间存在一个MOS管 2.导通条件: 3.存在问题：没有自举电容时，MOS不能完全饱和导通。 例如，当阈值=4V时，g端电压要大于s端4V，MOS管才能导通。 开始上电，MOS管导通，d→s导通。 随着↑，↓。 当＜4V时（例如=8.001V），MOS管进入放大状态，相当于大电阻，有压降，功耗比较大。 稳定在8.001V，不可能达到12V。 解决办法：加上自举电容。 开始上电，MOS管导通，d→s导通。 同时自举电容充电到12V。 随着↑（如=5V），由于二极管存在，电容不能放电，电容两端电压被抬高至 12V+5V，同时=12V+5V=17V。 由于电容的存在，始终为12V，满足，MOS管始终处于饱和导通状态，可以达到12V。 总结：利用二极管加电容将钳位在12V，MOS管始终导通。 ２.2.2续流电感 （1）基本信息 连接在SW脚上的L1电容 作用：作为外围电路，实现降压 （2）原理 详情见1.3降压电路原理 2.2.3反馈网络 （1）基本信息 由连接在FB引脚上的R2,R3,R4组成 作用：设置输出电压 （2）原理 原理：R1，R2电阻对输出电压实现分压后，将R2两端电压值反馈给FB引脚，FB引脚得到电压值后与设定的电压值比较，可以通过调节芯片中MOS管开关频率（调节占空比）来调整输出电压。 R2取值：首先，选择 R2 的值。 R2 值应合理选择，因为 R2 值过小会导致相当大的静态电流损耗，但 R2 值过大又会使 FB 对噪声敏感。 建议 R2 在 5 - 100kΩ 之间。通常情况下，R2上电流在 5 - 30µA 之间可在系统稳定性和空载损耗之间取得良好平衡。 R1取值：可以根据下面的公式（手册提供） 手册还提供了这部分常见输出电压的推荐参数（） 2.2.4其他器件 C2，C3，C4，C5，C6：均滤波。 其中为Vin滤波的电容C3和C4，选择一大一小（相差100倍），小电容滤高频率，大电容滤低频率。 R1：分压，可调节EN阈值。 以上器件参数均可采纳手册建议。 三、陈氏总结——升降压电路 DCDC升压电路 DCDC降压电路 升降压电路均使用电容电感，但是位置不一样则功能不一样，总结如下。 四、基于MP１４８４DN芯片的PCB设计要点 3.1准备工作 下载对应的DCDC芯片数据手册对以下内容进行预先解读 预先了解DCDC的功率及转换电压范围 对芯片的最大电流进行解读 对DCDC的管脚定义进行了解 是否为高发热量转换芯片 PCB layout guide 3.2原理图 分析原理图，做到“心中有环”，“环”指的是有大电流（主干道）流过的闭合回路，环面积越小越好，布局紧凑。 在原理图上的“环”是一个完整的电路的环，在PCB中的体现一方面是该回路，另一方面更多的是同标签的一片铜。 3.3PCB预布局 心中有环，环要最小。 输入、输出回路 同标签的铺铜 （1）按照原理图，先随便放置所有器件 （2）先摆放输入和输出主干道上的器件 原则：兼顾输入环（红色）和输出环（绿色）都要最小，各个管脚相互最近。例如C2 的正近IN，负靠近GND。 （3）反馈网络，使能网络，SS角，COMP角：靠近主芯片管脚。 （4）BS管脚:阻碍主干道，放在背面。 3.4PCB优化布局 （1）显示全部，打开飞线，考虑布线。 （2）在摆放器件时，器件布局尽量紧凑，使电源路径尽量短. （3）布局时注意环路面积。 （4）器件归中对齐，调整间距。 （5）滤波器件需合理放置时，滤波电容在电源路径上保持先大后小原则。 （6）注意留出打孔和铺铜的空间，以满足电源模块输入/输出通道通流能力。 （7）对于输出多路的开关电源尽量使相邻电感之间垂直放置，大电感和大电容尽量布置在主器件面 3.5铺铜与打孔 （1）主干道铺铜；非主干道走线。 （2）打孔换层的位置须考虑滤波器件位置，输入应打孔在滤波器件之前输出在滤波器件之后，这样才是经过的滤波后的信号。 （3）在铺整块地的铜时的步骤：（铺地的铜和其他铜之间是没有连接的） 切割板外形 铺铜管理器中进行铺铜 选择铺铜的边界是板外形 选择铺铜的层为GND 下面选择第二个为去死皮 应用 （4）在输出处的打孔，覆盖上绿油，防止外界信号干扰；在主芯片处的打孔不用覆盖绿油，更加便于散热。
7805在使用时，经常看到自身带一个散热片，就是为了给7805降温，当温度过高会使输出电压不稳定，但是也有很多7805不带散热器，实际这跟使用设计有关，当设计不合理时，7805会发热非常严重，即使增加散热片，7805也容易损坏，那么该如何使用呢？ 根据欧姆定律可知，7805输入12V电压，输出1A的电流，相当于有7V的电压消耗在7805身上了，7V的电压，1A的电流，就是7W的功率，输出才5W,7W消耗在7805身上了，这就是7805发热的原因，所以一定要注意输出电流和输入电压的大小，太大电流不适合7805，如果非要电流大，一定要减少输入电压，才能减少7805的发热量。
扫码关注面包板社区
