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載電流的乘積計算。

采用開關(guān)電源能夠達到很高的效率，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，如果為遠端反饋，需走差分線，且遠離干擾源。

（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，溫度補償電阻靠近電感放置。

（10）環(huán)路補償電路盡量面積小，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載短路時，電源直通而導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)負載能力差，在磁飽和路負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到目標阻抗。

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致器件不能夠正常工作，甚至導致器件燒毀。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，必須進行測試驗證。

當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，易導致鉭電容失效。如果系統(tǒng)中采用保險絲進行過流保護，瞬態(tài)電流有可能導致保險絲熔斷，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。