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電路設計

電路設計 - 用於微控制器電路的光伏電源PCB佈局

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電路設計 - 用於微控制器電路的光伏電源PCB佈局

用於微控制器電路的光伏電源PCB佈局

2021-10-12
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Author:Downs

PCB佈局 光伏電源

所有組件和大部分痕迹和銅澆鑄都在頂部; 底部主要是地平面。

PCB尺寸

微控制器是Silicon Labs的EFM8 Sleepy Bee,左側(相對)較大的連接器直接連接到SiLabs USB調試轉接器。 該連接器消耗了大量PCB空間,使得整體設計看起來比實際尺寸更大。

較短的水准尺寸是我試圖估計如果删除調試連接器(並重新排列其他組件),板會有多小。

所以我的猜測是,一側所有組件的雙層板可能小於1.5平方英寸. 我覺得這很好, 尤其是考慮到我們談論的是 雙層PCB.

電路板

此外,我不認為使用兩層而不是四層會損失任何效能,因為底部幾乎是一個實心接地層,頂部有足够的空間用於寬電源線和寬接地連接(也因為微控制器將以非常低的頻率運行)。

以下是其他一些减小電路板尺寸的方法:

·我選擇了更大的無源元件(0805和1206),因為它們更容易組裝。 如果您計畫專業組裝電路板,您可以考慮使用0603甚至0402(您可能會在0402封裝中找到可接受的2.2mF電容器,但對於0.1mF電容器和電阻器,您肯定可以使用0402)。

·為微控制器選擇了更大的封裝; 這是一個9毫米*9毫米QFP32。 32針無鉛封裝明顯更小(5毫米*5毫米),還有24針無鉛封裝。 脚包裝,較小尺寸(4毫米*4毫米)。 在我看來,大多數圍繞該電源構建的應用程序不需要超過幾個輸入/輸出引脚,囙此24引脚封裝可能是最佳選擇。 我使用32針設備,因為微控制器沒有任何其他引線(即非引線)封裝。

·為即時時鐘應用提供高精度32.768 kHz晶體振盪器; 它大約是一個0805組件的大小。 微控制器有一個內部低功率振盪器,精度很低(10%),囙此如果不需要精確計時,可以省略晶體。

·電荷泵開關調節器目前有四個2.2mF輸出電容器,但只需要一個。

·LED及其附帶電阻器僅用於調試; 它們可以在最終設計中省略。

·可以考慮消除與調試電源相關的所有電路(開關、LDO和兩個電容器)。 不建議這樣做,因為太陽能不是固件開發和測試的方便電源。

雙面選擇

關於如何製作一個較小清單的最後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,這樣你就可以設計一個只有頂部太陽能電池和底部其他東西的電路板。 我决定從示意圖中删除一些不必要的組件,並嘗試這個想法,這就是我發現的(尺寸組織為英寸):

這是一個粗略的近似值, 但是, 正如你所見, 我們非常接近將所有電路壓縮到 PCB空間 被太陽能電池佔據.

為了創建這個組件放置,我消除了四個輸出電容器中的3個,即晶體、LED和LED的電阻。 我還將微控制器包切換到QFN24。 無源元件仍然是1206和0805,但這些較大的封裝可以彌補以某種管道將微控制器連接到調試轉接器的需要。 當然沒有太多的佈線空間,但如果你可以使用四層板(並且在太陽能電池的頂部有足够的空間),我認為這不是一個嚴重的障礙。

總之

我們討論了我最近設計的太陽能微控制器板的PCB佈局,我們還研究了一個更空間優化的實現示例,其中PCB的大小接近太陽能電池的大小。