如何选电源芯片配置 浅谈硬件设计中的一些思路和方法

今天一猎头妹子找上我，凑巧是在上海的老乡，相谈甚欢，于是决定找个时间去面试一下帮她冲业绩~

说到面试，最近一朋友经常在群里直播他面试过程。今儿碰到个奇葩，简历写的两家公司他刚好都认识，一去打听可不得了，大概简历除了名字都是假的。各种编项目编任务，甚至去的第一家公司主管说，他刚毕业却说已经毕业两年了。他是不是对于“简历润色”有什么误解？

上一回讲到要根据系统的功耗问题，也提到了电源的待载能力。那么，电源有哪些分类；如何选择电源才是最适合系统的；电源的摆放和走线有什么注意事项。接下来我们一一细说。（这里提到的电源，是低压直流模拟电源，电压最高不过12V。）

1、常用的直流电源粗略来分有两大类：线性电源和开关电源。

这种分类的标准在于，电源内部的主MOS管是工作在线性区还是饱和区/截至区：

如果MOS管工作在线性区，则为线性电源；如果MOS管在饱和区和截至区不断切换，则称其为开关电源。线性电源的典型代表为LDO（low dropout regulator);开关电源典型代表为DC/DC。

LDO是低压差线性稳压器，顾名思义，他要求输出电压比输入电压值稍低。通常用的LDO都是输入比输出大不过1V的情况，也有个别的可以到2V以上。而LDO输出电压只能低于输入电压，而不能比输入高。

下图是某LDO的内部示意图。

主MOS管连接输入和输出端，通过反馈电路的动态调节，让输出电压跟随参考电压。这种结构也决定了LDO的特点：输出稳，发热高。

因为MOS管工作在放大区，不存在切换状态开关的情况，因此输出电压不会存在波动，纹波极小。输入和输出的差值所产生的能量，全部转换成MOS管的热能散出去了。可想而知，压差越大，负载越重，发热越高。所以，即便很多LDO支持高压差输出，也不建议在高于1V的场景使用，会导致局部过热，影响电源寿命。

DC/DC字面意思就是直流转直流转换器。主要细分三种：降压型buck、升压型boost、极性反转型buck-boost。

DCDC分类较多，这里就不赘述它的原理，只分析特点。想了解更多开关电源和线性电源的原理知识，请点击小何以前的文章了解，链接如下：

射频工程师应该要懂得的LDO和DC/DC电源的知识

DC/DC可以有升降压两种形态，当输出电压大于输入电压时，只能用DCDC；当压差较大时，也只能用DCDC。另外，由于内部MOS管不断在饱和区和截至区来回切换，以致于DCDC的电源噪声很大，纹波大，使用的时候要注意选取输出电容。

2、那么如何选择合适系统的电源呢？要根据系统和电源的特点来选取。

首先选择电源种类。LDO因为其特点，适用于输入输出相差不大的、负载不太重的（经验输出电流500MA以下）、降压电路上。前两个限定词是在限制电源发热，后一个是电源本身根本做不到。如果满足了这三个特点，首选LDO，因为它的输出性能优秀，纹波小，噪声低。对于那种输入输出相差较大的、负载重的、升压系统中，只要占了其一，就只能选用DCDC。

值得注意的是，在使用DCDC的时候，输出端会常并一个104电容，稍微滤一下纹波。但由于本身特点决定，纹波性能如何优化DCDC也不会比LDO好，开关频率越高的产品，纹波干扰越大。

选定类型了，就要根据负载能吃多少电流来决定电源的规格。计算的时候一定要留有余量。如果是主供电源，一定要算好每一条支路的功耗总和，再折算到输入端计算功耗，需要注意的是，一定要把效率算上。

电源在不同的应用环境中的效率不太一样，多数的DC/DC可以达到75%以上，有的做的更加优秀的平均效率可以到80%甚至85%以上。所以这时候一定要看好规格书里的参数，最好是要看各种情况下的效率曲线，比干巴巴的数字要直观得多。

举个例子，如图，中间级均为80%的DCDC，那么输入总电源待载能力至少为多少？

公布答案：至少要2A，1.5A是不够的。有问题欢迎留言讨论~

3、电源的摆放和走线的注意事项

所有的电源，如果可以的话，尽量不要菊花链接法，尽量要从源端拉出来供电，就像上图第一条路径上的，经过12V和中间级DCDC两级电源才到负载。这样做法的效率会很低。当然，这个是说的尽量，有的电路可能是只能通过两级转换才能用的就另当别论了。在PCB布线上也是如此，同一个电源接多个负载的时候，尽量从输入端拉线，而不要从中间拉线。如下图所示，靠上的方案是正确的，靠下的不是最优的。

最优电源布局方案

输入电容和输出电容对于DCDC和LDO也都是必须的，具体选型要根据厂家的规格书来看，并且尽量跟厂家沟通，因为他们才是最了解自己产品的，不要怕麻烦而不去沟通。而经验来看，在电源输入端摆放一颗104电容是有必要的，越近越好。

电源的选型大概准则就介绍完了，具体项目还是要具体来看。选取型号一定要跟原厂沟通，即便你已经对原理了如指掌，但是他们的产品内部结构你并不清楚，还是要在沟通和实验中来确认产品是否符合你心中的预期。毕竟实践是检验真理的唯一标准！

未完待续~~~~~~

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