一、設(shè)計(jì)目的

電壓輸入使用USB接口，使用簡(jiǎn)單的集成芯片，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、升壓、降壓等功能，使得輸出分別為：+5v/100mA、+3.3v/300mA、+1.2v/1A、-5v/100mA。

二、設(shè)計(jì)方案

1．反向保護(hù)：

采用NMOS管型防反接保護(hù)電路，利用MOS管的開關(guān)特性控制電路的導(dǎo)通和斷開，從而防止電源反接給負(fù)載帶來?yè)p壞，采用此電路。

2．充電控制電路

LTC4090：該器件控制用于由USB外圍設(shè)備的總電流操作和電池充電。2A電流輸出與BAT-軌道TM自適應(yīng)輸出控制（負(fù)載電流變大，電池充電電流減小），使得所述負(fù)載電流之與充電電流之和不超過設(shè)定的輸入電流限制。

3．輸出5V電路

輸入電壓可能有損耗，可以采用MC34063芯片將電壓升到7v，然后經(jīng)過LDO使得電壓降到5v。

MC34063：輸入電壓范圍：2.5~40v

輸出電壓可調(diào)范圍：1.25~40v

輸出電流可達(dá)：5A

該器件可用于升壓變換器、降壓變換器、反向器的控制核心，由它構(gòu)成的DC／DC變換器僅用少量的外部元器件。

①測(cè)取紋波電壓（峰峰值）《5mV

紋波系數(shù)= 5/7000×100%=0.07%，滿足一般硬件電路對(duì)電源的要求。

②工作頻率：最高可達(dá)100kHz，最低100HZ

芯片的3腳（定時(shí)電容接口）外接定時(shí)電容，可調(diào)節(jié)振蕩器的頻率。

4．輸出1.2v電路

使用降壓芯片BD90571EFJ-C。

BD90571EFJ-C：一種同步整流型降壓型DC / DC轉(zhuǎn)換器，集成的P溝道和N溝道MOSFET輸出可以提供1A的最大輸出電流。

輸入電壓范圍：2.69~5.5v

5．輸出3.3v電路

輸入的5v電壓與3.3v壓差較小，使用LDO。

選型主要考慮到了：

1、考慮：封裝、耐壓值、耐流值、負(fù)載、精度等情況。

2、普遍性原則：所選的元器件要是被廣泛使用驗(yàn)證過的，參考資源豐富，少使用冷門、偏門芯片，減少開發(fā)失誤。

三、原理圖

1、 控制好NET的數(shù)量；

2、 對(duì)一些精度要求比較高的元器件進(jìn)行標(biāo)注；

3、 元器件之間最好用導(dǎo)線連接，直接連接可能造成斷路；

4、 注意原理圖各個(gè)元器件名稱與大小的擺放位置；

5、 BOM表的設(shè)置；

四、原理圖庫(kù)

1、 制造原理圖庫(kù)時(shí)，必須注意管腳標(biāo)號(hào)，與其封裝對(duì)應(yīng)；

2、 制作原理圖庫(kù)時(shí)，必須設(shè)置好各個(gè)元件的Value、description等參數(shù)；

五、PCB

1、 各個(gè)模塊的相關(guān)器件盡量靠近；

2、 合適的線寬（距離過遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)該增加寬度來減小阻抗）；

3、 布線不能過于靠近邊緣；

4、 打孔的大小適中；

5、 注意各個(gè)元器件名稱與大小的擺放位置；

6、 根據(jù)單板的主信號(hào)流向規(guī)律安排主要元器件；

7、 密度優(yōu)先原則：從單板上連接關(guān)系最復(fù)雜的器件著手布線，從單板上連線最密集的區(qū)域開始布線。

六、焊接

焊接，對(duì)于我們來說是最基本的一項(xiàng)技能，就我們這次項(xiàng)目以及針對(duì)項(xiàng)目中出現(xiàn)的問題總結(jié)了以下經(jīng)驗(yàn)：

1、 USB口的焊接：對(duì)于我們這個(gè)項(xiàng)目的USB口來說，由于只用到了電源線與地線，焊接比較簡(jiǎn)單，只把左右兩個(gè)管腳焊接好保證不短接就行，但是實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)，在焊接時(shí)應(yīng)該注意，不應(yīng)該放的焊錫過多，否則焊錫會(huì)流入U(xiǎn)SB口，使得插得時(shí)候插不上。

2、焊接LED燈之前，先用萬用表測(cè)一下是否會(huì)亮，排除偶然因素，并發(fā)現(xiàn)有標(biāo)記的是負(fù)極。

3、焊接鉭電容之前，用萬用表測(cè)量，可以反向?qū)ǎg電容有標(biāo)記的為正極。

4、焊接的時(shí)候應(yīng)該經(jīng)常反思自己畫PCB的失誤與應(yīng)該改進(jìn)的地方：所放器件的距離應(yīng)該適中，可遠(yuǎn)不可近，可能造成不必要的短路。

5、我在焊接的時(shí)候發(fā)現(xiàn)錫點(diǎn)容易形成尖銳的突尖：這多是由于加熱溫度不足或焊劑過少以及烙鐵離開焊點(diǎn)時(shí)角度不當(dāng)造成的。

七、各個(gè)模塊的調(diào)試

1、輸出5V電壓模塊的調(diào)試

問題：當(dāng)電源管理芯片輸出5V后，經(jīng)過MC34063升壓到7V的過程比較正常與穩(wěn)定，但是經(jīng)過LTC1117-5后輸出了6V，出現(xiàn)了明顯的誤差。

調(diào)試：上電之后，仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)此線路對(duì)應(yīng)的LED在斷電之后，延長(zhǎng)一定的時(shí)間才熄滅，分析是電容充放電的原因造成的。猜測(cè)是穩(wěn)壓芯片沒工作，經(jīng)過萬用表測(cè)量，發(fā)現(xiàn)LTC1117-5輸出虛接。

2、輸出-5V電壓模塊的測(cè)試

問題：輸出0V電壓

解決：一般輸出0V電壓，很可能是由于斷路造成的，應(yīng)該先對(duì)芯片的相關(guān)引腳進(jìn)行測(cè)量，然后是對(duì)周圍的電容電阻進(jìn)行測(cè)量，最后發(fā)現(xiàn)：其中一個(gè)電容本來應(yīng)該與地相連，最后虛焊了。

3、輸出1.2V電壓模塊的測(cè)試

問題：在這個(gè)模塊里，輸出的電壓比較標(biāo)準(zhǔn)，出現(xiàn)問題的是該模塊的電源指示燈不亮

解決：經(jīng)過老師與同學(xué)的討論與觀察，發(fā)現(xiàn)了比較重大的問題：該線路中三極管的原理圖管腳與與PCB庫(kù)里封裝的管腳序號(hào)不對(duì)應(yīng)，造成把LED連接在了三極管的基極。

其他模塊沒出現(xiàn)問題，不再贅述。

八、性能測(cè)試

1、 負(fù)載能力測(cè)試

5V電壓輸出模塊：實(shí)際輸出：4.94V，

電流為：90mA，電壓：4.92V；

電流為：100mA，電壓：4.5V

3.3V電壓輸出模塊：實(shí)際輸出：3.3V，

電流為：300mA，電壓：3.3V

電流為：400mA，電壓：3.3V

電流為：500mA，電壓：3.27V稍微有點(diǎn)變化

1.2V電壓輸出模塊：實(shí)際輸出：1.19V

電流為：1A，電壓：1.15V

-5V電壓輸出模塊：實(shí)際輸出：-4.87V，

電流：30mA，電壓：-4.5V

電流：50mA，電壓：-4.3V

電流：100mA，電壓：-3.7V

2、 紋波測(cè)試

紋波，輸出電壓交流分量的峰峰值。紋波過大降低信號(hào)的傳輸質(zhì)量，破壞信號(hào)的正常傳遞，甚至損壞通信設(shè)備，所以必須對(duì)電源模塊進(jìn)行紋波測(cè)試，將其控制在一定范圍內(nèi)。

紋波系數(shù)=紋波電壓/輸出電壓。

輸出5V電壓模塊示意圖：

紋波12mV;

紋波系數(shù)：12mV/4.94V=0.24%;

輸出3.3V電壓模塊示意圖：

紋波：20mV;

紋波系數(shù)：20mV/3.3V=0.6%

輸出-5V電壓模塊示意圖：

紋波：21.6mV

紋波系數(shù)：21.6mV/4.87V=0.44%

輸出1.2V電壓模塊示意圖：

紋波：20mV

紋波系數(shù)：20mV/1.2V=1.67%

直流電流電壓紋波系數(shù)應(yīng)不大于2％，經(jīng)過對(duì)比與分析：各個(gè)模塊的紋波在誤差允許范圍內(nèi)。