一、前言

　　搞嵌入式開發(fā)不僅僅局限于軟件層面，肯定要掌握一些基本的原理圖設(shè)計(jì)，以及 2 層板的 PCB 布線，在設(shè)計(jì)開發(fā)板的過程中，我們的電子元件經(jīng)常要使用到各種電壓，這些電壓一般情況下由更高的電壓降壓獲得，比如我們有電源 12V，想獲得 5V 和 3.3V 電壓，就可以使用降壓芯片來降壓獲得，但電源設(shè)計(jì)時(shí)也需要注意一些要點(diǎn)，注意一下降壓芯片和降壓電路使用場(chǎng)景，稍有不慎用錯(cuò)地點(diǎn)就會(huì)導(dǎo)致翻車，輕則少幾頓飯，重則重開

　　二、低壓差降壓電源設(shè)計(jì)

　　低壓差降壓電路，是指輸入電壓和輸出電壓的壓差較小，大概 1.5V-3V 左右，這個(gè)電路的設(shè)計(jì)一般使用線性 LDO，即線性穩(wěn)壓源，該穩(wěn)壓源工作在線性區(qū)，簡(jiǎn)單說就是電阻分壓，只能用于降壓變換，輸出電流基本上等于輸入電流，當(dāng)輸入輸出壓差大時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率較低，功耗也會(huì)變的很高，一般在單片機(jī)設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用 AMS1117 來進(jìn)行低壓差電壓設(shè)計(jì)，因?yàn)殡娐泛?jiǎn)單，比如 5V 降壓到 3.3V：

　　只需要一個(gè)芯片，加幾個(gè)電容即可進(jìn)行降壓，成本低，降壓效果也不錯(cuò)可能你看到這個(gè)電路，就想那我能不能用 LDO 來將 12V 降壓到 5V 呢?這里我極不推薦使用線性穩(wěn)壓源來降壓 12V 以獲取 5V 電壓，12V 到 5V 間的壓差是 7V，如果電流稍微大一點(diǎn)，功耗會(huì)極高，說白了就是發(fā)熱嚴(yán)重，就算你只接一個(gè)單片機(jī)，加個(gè) TFT 屏幕，AMS 都會(huì)發(fā)熱嚴(yán)重，所以線性 LDO 只適合低壓差降壓，高壓差不推薦(輸出電流極小的情況也可以考慮)

　　三、高壓差降壓電源設(shè)計(jì)

　　高壓差的電源設(shè)計(jì)，推薦使用開關(guān)電源進(jìn)行降壓，開關(guān)電源簡(jiǎn)單的理解就是對(duì)輸入電源進(jìn)行開關(guān)，對(duì)輸出進(jìn)行處理后獲取一個(gè)電壓輸出，在單片機(jī)設(shè)計(jì)中，高壓差降壓一般使用開關(guān)電源來處理

　　因?yàn)樵诟邏翰畹那闆r下，開關(guān)電源效率高，功耗小，尤其在需要輸出電流較大的情況下發(fā)熱不會(huì)太嚴(yán)重，一般單片機(jī)我們的供電是 12V 的直流，想要用它來獲取 5V 的直流，所以推薦使用 DC-DC 開關(guān)電源轉(zhuǎn)換電路，就是對(duì) DC(直流)電源進(jìn)行開關(guān)，獲取 DC(直流)輸出

　　開關(guān)電源一般外部元件較多，設(shè)計(jì)布局要稍微注意注意，這里我展示一個(gè)常用的大電流開關(guān)電源設(shè)計(jì)(12V – 5V)，使用 XL4015 電源芯片，轉(zhuǎn)換效率可達(dá)95%，電流最高可達(dá) 5A!

　　四、電源中的隔離

　　4.1 電源隔離

　　單片機(jī)電源設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)遇到一些需要隔離的情況，比如說我使用光耦隔離模塊來控制一個(gè)外部電路的導(dǎo)通，而外部電路也需要使用到單片機(jī)的供電，如果我們直接將單片機(jī)電源提供給外部的電路，那光耦隔離等于沒有做了，要想徹底隔離開，電源也要做隔離，一般有兩種方法：

　　用兩套電源

　　使用一套電源，但在不同電源間加隔離芯片，比如下面的光耦隔離電路，單片機(jī)的電源和光耦控制電路輸出的電源使用隔離芯片進(jìn)行隔離

　　4.2 模數(shù)隔離

　　除了電源的隔離，在一些模擬電路和數(shù)字電路之間會(huì)產(chǎn)生干擾，比如

　　地線阻抗不是0，當(dāng)電流流經(jīng)它時(shí)就會(huì)有電壓降，使得各處的參考地電壓不再相同，尤其是數(shù)字電路上的脈沖干擾電壓影響模擬電路，數(shù)字信號(hào)一般為矩形波，帶有大量的諧波。如果電路板中的數(shù)字地與模擬地沒有從接入點(diǎn)分開，數(shù)字信號(hào)中的諧波很容易會(huì)干擾到模擬信號(hào)的波形。

　　同樣模擬信號(hào)為高頻或強(qiáng)電信號(hào)時(shí)，也會(huì)影響到數(shù)字電路的正常工作

　　所以我們對(duì)模擬電路和數(shù)字電路也要做模數(shù)隔離，常用的方法就是將兩塊電路的 GND 單獨(dú)加 0 歐電阻然后接入到電源地，因?yàn)?0 歐電阻單點(diǎn)接地，可以限制噪聲，同時(shí)因?yàn)?0 歐電阻也有阻抗，對(duì)所有頻率的噪聲都有衰減作用，可以限制噪聲電流通過，具體接法如下面的原理圖所示：