代码收藏家 STM32从零开始实操01：电源部分原理图详解
在听完老师关于 STM32 物联网项目的所有硬件课程之后，就是感觉自己云里雾里，明明课程都认真听完了，笔记也认真记录，但是就是感觉学到的知识还不是自己。
遂决定站在老师的肩膀上自己开始设计项目，将知识变成自己的！也是自己开始在空白的PCB原理图上按照项目需要开始设计才发现有多！么！困！难！
凝练成3点：
- 纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。
- 数据手册！数据手册！一定要凝练数据手册。
- 但是又没有必要扣细枝末节。
- 该笔记中不许放老师资料的任何截图,全部要自己实操一遍。
一、接入电源
1.1指路
在项目需求中明确写出接入的输入电压是：7~28V ，老师原理图中使用的器件是：DC-5.5-2.1。而我压根不知道这是什么。
1.2走路
（1）DC-5.5-2.1是 DC 电源连接器的一种，该型号表示触点外径为5.5mm，触点内径为2.1mm。
（2）自己选型
- 内外径不一定非要和老师相同
- 内外径有零点几毫米的差距无碍
- 承受电压：7~28V及以上，承受电流：3A
- 最后选择嘉立创：DC-005-A250
二、DCDC降压电路
2.1 电路V1.0
延续使用老师选择的降压芯片 MP1584EN-LF-Z，根据自己的学习留下的该电路的印象和该芯片的的数据手册 5V 输出参考电路，设计出电路如下。
2.1.1优缺点
（1）优点
- 考虑到了大小电容（相差100倍）来滤波。
- 反馈电路中的器件（数值、封装）基本正确。
- 最后的输出部分采用的 0 欧姆电阻来方便后续调试。
（2）缺点
DCDC 降压电路 V1.0 基本就是照着数据手册设计出来的，结构和器件（数值、封装）没有什么针对项目的变通和设计师自己的思考，存在的问题很多，如下：
- 接入电源接口最基本的保护电路都没有。
- 输入部分没有 0 欧姆电阻，不方便调试。
- 大小电容（相差100倍）滤波只是浅显的摆放在一起，并没有理解两种滤波的本质。
- EN 完全仿照数据手册相应电路设计，你有没有想过具体根据这个项目需要那样设计吗？
- COMP 完全仿照数据手册相应电路设计，没有看数据手册中关于这部分的讲解和计算。
- 反馈电路 是由于参照的电路与实际项目的输入输出一样，所以刚好电路中器件选型正确，自己根本不知道。
- BST 自举电容的引脚，只知道原理，没有灵活运用。
2.2改进电路V1.0
2.2.1电源接口基本保护电路
2.2.1.1为什么要保护？
任何电路板可能会遭受瞬态电压的损害，在接口处必须要做好接口保护，详细理由如下。
（1）输入电压范围
输入电压范围是7~28V，属于宽范围。在这种情况下，虽然通常情况下输入电压是正向的，但偶尔可能出现反向电压（例如，连接错误、反接等）。
（2）瞬态电压（如：电涌和雷击）
电涌是一种瞬态电压或电流的突然上升，通常会导致超过正常工作范围的电压或电流。这种现象可能会损害电路和元器件。
电涌可能来源于多种情况，常见的电涌来源：
- 雷击
-
开关瞬态：电源的开关操作，或者连接器插拔过程中可能会产生瞬态电压。这可能是由于电感、电容的充放电过程引起的。
-
电机启动：如果在电路中有电机或其他高功率设备启动，可能产生瞬态高压或电流。
-
外部电源问题：当外部电源系统受到扰动，或者电源转换器内部发生故障时，可能会产生电涌。
（3）需要保护的场景
- 宽电压输入：由于输入电压范围较宽，可能存在因输入电压波动而引起的电涌。
- 电源连接器：插拔电源连接器可能产生瞬态电压，尤其是在使用不当或连接器质量不佳的情况下。
- 电源转换器：在DC-DC转换过程中，如果出现故障或异常，可能会引起瞬态电压变化。
2.2.1.2怎么保护？
（1）双向TVS管＋二极管（后面以这个为例）
（2）二极管+单向TVS管
（3）TVS管的选型
TVS 要直接连接在电源连接器后面，最早的防止电路受到高压冲击，是最早的保护点。
根据项目的实际情况，需要选择一个最大电压值大于28V、双向、适用于DC电路的TVS管，有以下参数需要考虑：
- 工作电压：确保TVS管的击穿电压高于电路的最大工作电压，以避免误触发。
（老师选择的SMBJ30CA 的击穿电压通常在27V~33V之间，适合28V最大输入电压的应用。） - 功率处理能力：瞬态功率处理能力越高，TVS 管可以处理的瞬态电压冲击就越大。（SMBJ30CA的瞬态功率处理能力为600W（10/1000µs脉冲波形），适合中小功率应用。）
- 封装尺寸：确保 TVS 管的封装与电路板布局兼容。
（SMBJ30CA 采用 SMB 封装，通常适用于常规的 PCB 设计。）
（4）二极管的选型
防止客户接反。
该电路输出电流平时只有几百毫安，偶尔瞬间有 3A ，所以用 0.3V 压降的二极管也没有关系，功耗也不是很大。如果电流一直是较大，建议用压降更小的二极管。
2.2.2 0欧姆电阻
零欧姆电阻又称为跨接电阻器，是一种特殊用途的电阻，电阻值并非为零，而是很微小。
风华高科对 0 欧姆贴片电阻有三个精度等级，分别是F档(≤10 毫欧)、G档(≤20 毫欧)、J档(≤50 毫欧)。
（1）飞线
利用零欧姆电阻本体的中间段是绝缘的特点来做电路的立交桥，等效为一个带绝缘皮的导线。
在 PCB 布线时，如果遇到需要交叉走线又不能使用过孔的情况，可以用导线在上方飞线形成立体交通。在电路板上直接焊接导线，既不美观也不标准，所以零容电阻就可以代替导线。
不过需要注意，零容电阻毕竟是电阻的制作工艺。无论是碳膜电阻还是金属膜电阻，它内部的阻值不可能是0，就算导线阻值也不是0，所以它一般的内阻是几十毫欧，最大的承受功率是 1/ 8 瓦或者 1/ 16 瓦，只适用于功率不大的电路中。
（2）跳线
利用零欧姆电阻焊接特性来实现跳线效果，在电路板上的电阻可以使用电烙铁或者热风枪取下来或者再焊上去，利用这个特性可以把它当做跳线。
常用的跳线是排针加上跳线帽的方式，可以快速的连接或断开，但有些跳线不需要频繁设置就可以改成电阻焊盘，想连接时只要在预留的焊盘上焊一个零容电阻，想断开时只要把电阻用烙铁取下来就可以了。一般跳线的方式有两种，第一种是连接或断开，第二种是在两种电路之间来回切换。这两种跳线方式都可以用零轴电阻来实现。
有些厂商还利用了电阻跳线必须焊接的这个特性，当某一组跳线不想让用户自行修改，而需要厂商的技术人员来修改，那么就可以把这组跳线设置为电阻跳线，用户没有焊接工具，就不能擅自改动。
（3）断线
利用零欧姆电阻的可断开特性对电路进行调试，比如两个相连的电路，一旦电路故障，元器件都是连在一起的，很难排查问题。如果两电路之间设有零欧姆电阻，就可以把零欧姆电阻拆下来，断开两个电路，然后各自分别测试，就能判断问题出在哪里。
（4）测试
利用它有焊盘的特性，可以充当测试点，比如芯片的封装是 BGA 或者 QFN 的时候，引角都藏在芯片下面，万用表和示波器的表笔无法连接芯片引角，这时在引角引出的导线上串联一个零容电阻两端的焊接点就可以充当测试点，还可以在焊盘上引出导线来连接一些临时电路。
（5）调试
利用可更换电阻值的特性对电阻值进行修改。比如蜂鸣器电路中有源放鸣器通电会发出声音，如果未来需要把音量调小，那么可以先串联一个 0 欧电阻，未来需要调小音量的时候，可以拆下 0 欧电阻，再换上一个其他阻值。
还有一种情况：在高速通信的数据线上，由于不同阻值的电阻有隔绝信号噪声的作用，在设计电路时会在数据线上串联一些 0 欧电阻，如果通讯稳定，那就不需要改动。如果通信不稳定，就可以把 0 欧电阻换成 22 欧或者 51 欧，测试在哪个阻值下通信稳定。所以以后发现在很多电路板上通信的数据线上都会串联一些电阻，就是起到这个作用。
（6）保险
第六个作用是充当电源保险丝。0 欧姆电阻的最大承载功率，一般是 1/ 8 瓦或者 1/ 16 瓦，一旦超出功率，电阻就可能会熔断开电路连接，故可以利用该工艺局限来进行反向操作。在电源输入部分串联 0 欧姆电阻，一旦电路短路，电流会瞬间增大， 0 欧姆电阻会首先熔断，从而保护了其他元器件。
这种方式在原理上虽然可行，但多大功率会熔断电阻，不同的厂家、不同工艺、不同批次有没有什么差别，这些都是不确定的，不能作为标准参数来使用，而且现在有很多专业的自恢复式保险丝，价格便宜，有明确的熔断参数，所以 0 欧姆电阻可以当保险丝，但最好别用，并不是不能用，而是效果不一定好，还是使用专业的保险丝比较好。
（7）结合该项目
①输入部分
- 从外界输入有高频噪声，零欧姆电阻后续可以换成磁珠，吸收高频噪声。
- 隔开 接入电源 和 降压电路 便于后续对电路的调试和维修。
- 下一节2.2.3大小电容滤波会和这一节联系。
②输出部分
输出部分以及后续的 LDO 上应用的 0 欧姆电阻都是为了后续电路供电有问题时，依次断开、依次接上，判断是哪一节电路有问题。
③可以作为 数字地 与 模拟地 的跨接电阻，两地线分开，方便命名、走线与覆铜。
④作为配置短路使用。
这个作用类似拔码开关，但是可以避免用户随意修改配置。 通过安装不同位置的电阻，可以实现不同的功能，比如 TFT 屏幕就可以通过 0 欧电阻设置 8 位或 16 位数据总线。
⑤预留参数调整
如在 GSM 天线接口原理图中就可以看到：如果天线匹配需要做的很精确，就需要和厂家去匹配（存在匹配网络），一开始并不知道如何去匹配甚至后续发现不需要匹配，这里就可以添加一个 0 欧姆电阻，当计算出具体匹配的电阻值再将其替换。
2.2.3输入部分的小大电容滤波
2.2.3.1达成共识的基础知识
- 大小电容的位置需要结合上一节 “2.2.2 0欧姆电阻” 来看，并且搞清楚大小电容滤的是不同的波，不同的波都来自哪里。
- 陶瓷小电容（小水池）滤外界来的高频噪声。
- 电解大电容（大水池）滤输入电源的电源纹波，给DCDC提供稳定的输入电流。
输入电容对抑制纹波的重要性见下面这篇博客：DC-DC模块输入端电容对12V电源纹波的影响_mp24943csdn-CSDN博客 - 噪声和纹波会单开一篇博客。
2024.5.6：完成了介绍纹波、计算纹波（反计算滤波电容）、实验证明。
2.2.3.2小大电容位置
我个人的理解是：
陶瓷小电容滤来自外界的高频噪声和抑制尖峰干扰，它需要放在靠近接入电源的地方迅速处理高频噪声，以确保整个电路的稳定性。
电解大电容靠近 DCDC 芯片输入管脚
- 减少纹波，这对于确保芯片可以获得稳定的输入电源至关重要。
- 缩短电流路径，减小供电环路大小，从而降低EMI等其他不确定因素。
给人以一种感觉：陶瓷小电容为外围电路，电解大电容为内部电路，所以两者被 0 欧姆电阻隔开。
2.2.3.3小大电容数值
陶瓷小电容为经验值。
电解大电容为经验值，一般在10 ~30 uF之间，注意其耐压大于输入电压，但不可以太大，不然输入压力较大。
两电容值都可以在调试过程中观看波形尝试替换，没有准确的标准。
2.2.4 EN引脚
2.2.4.1手册
数据手册中关于 EN 引脚的翻译如下：
使能控制 MP1584 芯片设有一个专用的使能控制引脚( EN )。当输入电压足够高时，该芯片可以通过具有正逻辑的 EN 引脚来启用或禁用。EN 引脚的下降触发阈值为精确的 1.2V ，上升触发阈值为 1.5V（比下降触发阈值高 300mV）。如果 EN 引脚悬空，它会被内部的 1µA 电流源拉升至约 3.0V，因此芯片处于启用状态。要将其拉低，需要具备 1µA 的电流能力。当 EN引脚被拉低至 1.2V 以下时，芯片会进入最低的关断电流模式。当 EN 引脚高于 0V 但低于上升触发阈值时，芯片仍然处于关断模式，但关断电流会稍微增加。
陈氏翻译：0~1.2V 关断电流模式；1.2V~1.5V 关断模式（电流稍增）；1.5V以上 启用模式
2.2.4.2自己设计存在的问题
你设计的 EN 引脚完全照搬数据手册，没有针对这个项目自己的思考。
你设计的相关电路经过分压后需要输入电压达到一定阈值再启动芯片，经过计算在VCC为 7V 和稍大于 7V 时，EN 引脚正好为 1.4V 及以上左右，电压不稳定，EN 引脚状态不确定，电路不可取。
2.2.4.3改进及说明
然而，该项目接入的电源是：VCC 7V~28V，后续在整个项目全都不是直接使用，必须通 DCDC 降压芯片，所以在 VCC 电源全范围内 DCDC 芯片应该都是无条件启用状态。故老师设计的电路，只要通电，不需要经过分压（即不需要分压电阻），EN 引脚通过 100K 电阻（数据手册给出参考就是通过 100K 从 Vin 连接下来）直接被连接，即使是最低输入电压 7V 经过 100K 电阻也远大于启动电压 1.5V。
并且老师还说：该引脚内部有 7.5V 的稳压管，不用过多设计。我理解的意思是：引脚内部已经有保护机制，不需要额外的稳压或者钳位电路，只需要按照数据手册进行设计和微调即可。
注意：当最高电压 28V 电压接通电路后经过 100K 电阻到达 EN 引脚，也只是将稳压管导通，电压钳位在 7.5V ，后可计算该稳压管功率为 ，这一般在稳压管最大功率范围之内，故稳压管是导通，而不是击穿。
2.2.5 COMP引脚
2.2.5.1自己设计存在的问题
在设计 COMP 引脚时，你可以说是对这个引脚的了解程度就只有下面这张图：
根本就没有看数据手册中关于 COMP 引脚的说明，直接照搬 5V 输出电压的电路图中该引脚的设计（电路结构、器件选型）。
2.2.5.2数据手册
从数据手册和老师当时教课的过程中，也可以知道“原理复杂，计算困难”。但是你还是应该在数据手册中初步的了解以下关于 COMP 引脚的知识才对。
（1）文绉绉的冷知识
- PWM 控制。在中高输出电流时，MP1584 工作在固定频率，峰值电流调节输出电压的控制模式，PWM 周期由内部时钟启动，功率 MOSFET 导通并保持导通状态，直到其电流达到 COPM 电压设定的值。当电源开关断开时，在下一个周期开始之前，它至少保持 100ns 的断开状态。如果在一个 PWM 周期内，功率 MOSFET 的电流未达到 COMP 设定的电流值，则功率 MOSFET 保持导通状态，从而节省关断时间。
- 误差放大器。误差放大器将 FB 引脚电压与内部参（REF）进行比较，并输出于两者之差成比例的电流。该输出电流然后被用于外部补偿网络充电，形成 COMP 电压，该电压用于控制功率 MOSFET 的电流。
工作时，COMP 电压最小钳位为 0.9V ，最大钳位电压为 2.0V。在关机模式下，COMP 内部下拉到 GND ，COMP 不应该超过 2.6V 。
（2）完全看不懂
企图尝试看懂，后来觉得有些知识点就是要等到知识储备到一定地步的时候，所以慢慢来吧。
- MP1584 采用电流模式控制，易于补偿，并具有快速瞬态响应。
系统稳定性和瞬态响应由COMP 引脚控制，COMP 引脚是内部误差放大器的输出端。
一个串联电容-电阻组合设置一个极点-零点组合，以控制控制系统的特性。
电压反馈环的直流增益由以下公式给出：
其中，
是误差放大器的电压增益，200V/V；
是电流检测跨导，9A/V；
是负载电阻值。
- 系统中有两个重要的极点。一个是由补偿电容（C3）和误差放大器的输出电阻产生的，另一个是由输出电容和负载电阻引起的。这两个极点的位置如下：
其中，
是误差放大器的跨导，60μA/V。
- 系统中有一个重要的零点，由补偿电容（C3）和补偿电阻（R3）产生。这个零点的位置如下：
如果输出电容具有较大的电容值或较高的 ESR 值，系统可能还有另一个重要的零点。这个由ESR 和输出电容的电容产生的零点的位置如下：
在这种情况下（如图2所示），使用补偿电容（C6 NS）和补偿电阻（R3）设置第三个极点，以补偿 ESR 零点对环路增益的影响。这个极点的位置如下：
- 补偿设计的目标是调整转换器的传递函数以获得期望的环路增益。
反馈环路增益为1（单位增益）的系统交叉频率很重要。
较低的交叉频率会导致较慢的线路和负载瞬态响应，而较高的交叉频率可能会导致系统不稳定。
一个通用的经验法则是将交叉频率设置为开关频率的十分之一。
表3列出了在各种输出电容和电感器情况下，针对一些标准输出电压的补偿组件的典型值。
这些补偿组件的值已经针对给定条件下的快速瞬态响应和良好的稳定性进行了优化。
（3）涉及实操的热知识
我只能说终于来到最重要、本工程师最关心的地方：让我们隆重的请出表3。
在上表红框中，输出电压为 5V ，续流电感 L 为 15~22uH ，输出滤波电容 C2 为 22uF ，最关心的 COMP 引脚的器件为 R3=100K欧，C3=150pF，没有 C6。
后续自己在画的时候可以按照这个来，不完全根据老师的器件参数来，再通过调试微调。
2.2.6反馈电路
反馈电路部分你参考 5V 输出电路和老师设计的电路一样，是因为反馈电路设计比较固定，所以就说一下几点。
（1）数据手册
输出电压通过一个从输出电压到 FB 引脚的电阻分压器进行设置。该分压器将输出电压按比例降至反馈电压。其比例公式为：
因此，输出电压的计算公式为：
当 MP1584 处于无负载状态时，来自高侧 BS 电路的约 20µA 电流可能出现在输出端。为了吸收这小部分电流，建议将 R2 保持在 40KΩ 以下。一个典型的 R2 值可以是 40.2kΩ。在这个情况下，R1可以通过以下公式计算：
例如，对于3.3V的输出电压，R2为40.2kΩ，而R1为127kΩ。
（2）其他注意事项
反馈网络对精度有较高的要求，所以在该网络中的电阻电阻精度应该为 1% 。
2.2.7 BST引脚
2.2.7.1自己设计存在的问题
- 完全按照数据手册的参考电路设计，没有认真看数据手册其他关于这部分的说明，也没有自己思考。
- 没有去看以前的笔记关于 DCDC 电路中关于 BST 引脚自举电容的笔记。
之前笔记的图
2.2.7.2数据手册
认真看是可以看的懂的。
（1）引脚说明
| BST | 自举。 这是内部浮动高侧 MOSFET 驱动器的正电源, 在这个引脚和 SW 引脚之间连接一个旁路电容。 |
（2）浮动驱动器与自举充电
浮动电源 MOSFET 驱动器由外部自举电容供电，该浮动驱动器具有自身的欠压锁定（UVLO）保护，UVLO 的上升阈值是 2.2V，下跌阈值是 150mV。
自举电容通过专用的内部自举调节器充电，并调节至约 5V，当 BST 和 SW 节点之间的电压低于其调节值时，连接 VIN 到 BST 的 PMOS 开关晶体管会开启，充电电流路径是从 VIN ，经由 BST，然后到 SW 。只要 VIN 比 SW 足够高，自举电容就可以充电，外部电路应提供足够的电压裕度来确保充电。
当功率 MOSFET 开启时，VIN 大约等于 SW，所以自举电容无法充电。
当外部二极管开启时（就是续流时），VIN 和 SW 之间的差距最大，因此这是充电的最佳时机。当电感器中没有电流时，SW 等于输出电压 VOUT，因此可以利用 VIN 和 VOUT 之间的差值来给自举电容充电。
在高占空比的操作条件下，可用于自举充电的时间减少，因此自举电容可能无法充分充电。
如果内部电路没有足够的电压且自举电容无法充电，可以使用额外的外部电路来确保自举电压处于正常工作范围。请参阅应用部分中的“外部自举二极管”。
浮动驱动器的静态电流约为 20µA，确保 SW 节点的泄漏电流高于这个值，以确保自举电容能够正确充电，这样：
（3）外部自举二极管
当输入电压不超过 5V ，或系统中有 5V 电源轨时，（我理解的就是高占空比）建议添加外部自举二极管，这有助于提高稳压器的效率，自举二极管可以是低成本的，如 IN4148 或 BAT54 。
在高占空比操作条件下（当 VOUT / VIN > 65%）或低 VIN (< 5V)应用中，建议使用该二极管。
在无负载或轻负载情况下，转换器可能以跳脉冲模式运行，以保持输出电压的调节。因此，刷新BS 电压的时间减少。为了在这种操作条件下确保有足够的栅极电压，VIN 与 VOUT 之间的差异应大于 3V。例如，如果 VOUT 设定为 3.3V，那么为了保持无负载或轻负载条件下足够的 BS 电压，VIN 需要高于 3.3V + 3V = 6.3V。为了满足这个要求，可以使用 EN 引脚将输入 UVLO 电压设置为VOUT + 3V。
2.2.7.3改进
添加二极管提高效率；添加电阻减少EMC（调试笔记中有说）。
对于“添加二极管提高效率”这句话，我开始一直纠结于：它没把电容充满，它怎么输出 5V ；它不输出 5V ，又怎么来引到这里确保电容充满这样的恶性循环。
后来我想：一方面该芯片其他“高深的知识”我还尚且不知道，万一人家是又相关电路解决这个问题的呢？另一方面本来该电容正极充电只有一个 Vin 在支持，新增的外部电源并联在上面以增加辅助的功能，即使在占空比较大的情况下只要有输出电压也是聊胜于无，后期反而是良性循环，不要太过纠结于这些细枝末节。
2.2.8输出电路
2.2.8.1需要解决的问题
左图是老师设计的电路，右图是我照搬数据手册部分设计的电路，存在以下需要解决的问题：
- 为什么采用的续流二极管类型不一样（电气符号上也不一样）？
- 电感的取值我和老师存在争议，最后怎么取值？
- 输出滤波电容怎么就从一个变成两个不同取值的电容呢？
- 其他部分：电源显示灯、0 欧姆电阻。
2.2.8.2续流二极管
（1）数据手册
输出整流二极管
输出整流二极管在高侧开关关闭时为电感器提供电流。
为了减少由于二极管正向电压和恢复时间造成的损耗，建议使用肖特基二极管。
选择最大反向电压额定值高于最大输入电压，且电流额定值高于最大负载电流的二极管。表2列出了示例肖特基二极管和其制造商。
（翻译：二极管、电压/电流额定值、厂家）
肖特基二极管以及其他二极管分类（包括正向电压、恢复时间等参数的介绍）单开一篇博客。
（2）解决问题
所以我使用肖特基二极管是数据手册的建议，老师使用是 披着 普通二极管 电气符号 的 肖特基二极管（浪费了我好多时间
）。
输出续流二极管选型原则：
- 反向电压额定值必须等于或大于VIN(max)
- 峰值电流额定值必须大于最大电感电流
- 低正向电压、低恢复时间
- 合适的额定功率和导热系数
2.2.8.3电感和输出滤波电容的取值
（1）提出问题
提问1：数据手册上建议的续流电感是15uH（图1），老师使用的电感去嘉立创搜索后为4.7uH（图2），数值相差这么多没有关系吗？是怎么确定使用4.7uH的呢？我看有个表格规定了要使用15~22uF的电感哦（图3）。
提问2：数据手册上建议的滤波电容为22uF（图1），老师为什么使用两个220uF和0.1uF电容（图2）？有什么依据不啦？为什么变两个啦？我看还是那个表格明明也建议电容的容值是22uF哦（图3）。
（2）解决问题
手册上的值仅供参考，具体实际的取值以实际排版布线测试为准。
电感：当纹波偏大，可以适当加大电感与电容，其中与 pcb 布局布线关系也很大。
电容：可以使用 22uf 电容试试，手册推荐的为陶瓷电容，我们用的是铝电解电容。
在一些水到渠成的困惑-CSDN博客这篇博客的 “1.6降低纹波与噪声的实操” 这一节你可能更能有感悟。
三、USB接口
3.1指路
电源：在除了 7~28V 电源接口以外，外部有 5V 电源时，也提供 5V 电源的 USB 接口。
数据：USB 接口同时也可以进行数据传输。
3.2走路
3.2.1器件
（1）USB 连接器
延续老师使用并普遍使用的 USB-DIP-04F-S1-B1-Y3 USB 连接器，其实物图和数据手册说明如下，均满足要求（额定电流 1A 是足够的，虽然最大电流是 3A，但是只是存在的极少数时候）。
（2）保险丝
延续老师使用并普遍使用的 JK-SMD0805-050 自恢复保险丝，其实物图和数据手册说明如下，均满足要求（保持电流为 500mA 没有关系，只要跳闸电流 1A 是足够的，和上面的 USB 连接器额定电流刚好配合工作），当系统的回路电流超过 1A 时熔断。
（3）电路图
四、LDO电路
4.1指路
（1）项目要求
共需要两个 LDO 电路，如下：
1、7~28V→DCDC→5V/3A→LDO→4V/2A
单独给 GPRS 供电。
但由于 GPRS 不是一直打开的状态，故需要假负载来代替，不然电压不稳定，可能会烧芯片，详情请见4.2.1数据手册。
2、7~28V→DCDC→5V/3A→LDO→3.3V/1A
给单片机供电。
单片机平时电流也比较大，大约几十到上百毫安，所以该输出电流始终是有的，不需要假负载。
（2）器件选型
4V/2A 延续使用型号：MIC29302A，封装：TO-263-5 的 LDO 。
3.3V/1A 延续使用型号：AMS1117-3.3V，封装：STO-223 的 LDO 。
4.2 4V/2A 走路
4.2.1数据手册重要信息提炼
按照从左到右的顺序
（1）输入、输出电容电容
数据手册：
（2）输出电压、输出电流
输出电压可以满足项目要求。
输出电流：只要芯片开启输出电流就至少大于 10mA。
- 数据手册说明即使在没有负载时，电路也至少有 10mA 的输出电流，这就意味后级的负载如果不是一个常开的负载（然后 GPRS 也确实如此），必须存在一个假负载时刻流经 10mA 的电流，如果 GPRS 开启假负载不是可关的的话也就一直流过 10mA 的电流，故 10mA 的电流有必须存在的额外 10mA 的电流的意思。
- 在电压方面，时刻存在假负载分流也分压，为了保持该 LDO 时刻开启，输出电压设置成 4.1V。
（3）使能角
（4）反馈引脚
（5）注意事项
后续在 PCB 板设计的时候要注意铺铜、线间距、线宽等注意事项。
（6）PCB图示
4.2.2画电路图
有了上一次 DCDC 的设计经验，这一次的 LDO 设计明显轻松很多。
（1）输入端
- 0欧姆电阻
方便后续调试，最后也可以换成磁珠 - 电解电容
滤低频波，为小电容的 100 倍 - 数据手册要求的0.1uF电容
滤高交流阻抗源供电 - 使能引脚最低电流为 20uA，电阻必须小于 250KΩ，选择 100KΩ 是使能电流大一点。
（2）输出端
- 反馈电路
根据数据手册中公式计算和根据输出电流大小进行缩放，定电阻阻值。 - 电解电容
根据实际调试输出电流来，输出电流大，电容就大，反之亦然（数据手册）。 - 钽电容
根据实际调试输出电流来，并且数据手册建议钽电容，然后输入那里使用的也是0.1uF，调试时优先尝试该值。 - 假负载
为保持芯片常开，输出实际约为 4.1V/2.1A，故，后根据市场现有的电阻值选择 470Ω 。
- 电源显示灯
灯的阻值和串联的电阻值灵活变通。
4.3 3.3V/1A走路
4.3.1数据手册重要信息提炼
怎么说呢，这个电路很简单，这一节有点像废话。
（1）输出电容
AMS1117 系列中使用的电路设计需要使用输出电容作为器件频率补偿的一部分，在输出端添加 22µF 固体钽电容将确保所有工作条件下的稳定性。
当调整端子用电容旁路以改善纹波抑制时，对输出电容的要求就会增加。
22µF 钽电容的值涵盖了绕过调整终端的所有情况，在不绕过调整端子的情况下，使用更小的电容器也能获得同样好的效果。
为了进一步提高这些器件的稳定性和瞬态响应，可以使用较大值的输出电容。
（2）输出电压
AMS1117 系列在输出端和调整端之间产生 1.25V 参考电压。
在这两个端子之间放置一个电阻，使恒定电流流过 R1，并向下流过 R2，以设置整体输出电压。这个电流通常是规定的最小负载电流 10mA。
是非常小的常数，它代表一个小的误差，通常可以忽略。
（3）负载调整率
由于 AMS1117是一个三端口设备，无法提供真正的远程负载感应，因为稳压器与负载连接的导线电阻将限制负载调节。
数据手册中的负载调节规格是在封装底部进行测量的。
负载侧感应是真正的开尔文连接，其中输出分压器的底部返回到负载的负侧。
当将电阻分压器R1的顶部直接连接到外壳而不是负载时，可以获得最佳的负载调节。
如果将R1连接到负载，则稳压器与负载之间的有效电阻将是：，其中RP为寄生线路电阻。
（4）功耗
AMS1117 的功耗为:
线性负载调节在 SOT-223 封装的最大功耗为 1.2W 。
功耗由输入/输出差分和输出电流决定，保证的最大功耗不会在整个输入/输出范围内提供。
最小负载电流被定义为维持调节所需的最小输出电流，当1.5V ≤ (–
) ≤ 12V时，输出电流大于 10mA，则保证器件能够调节。
最大结温将等于: (热阻(结对环境))，最高结温不得超过 125℃。
（7）纹波抑制
纹波抑制值是在绕过调节引脚的情况下进行测量的。
调节引脚电容器在纹波频率下的阻抗应小于 R1 的值（通常为100Ω至200Ω），以实现适当的旁路和接近所示值的纹波抑制，所需的调节引脚电容器的大小是输入纹波频率的函数。如果R1=100Ω，频率为 120Hz，则调节引脚电容器应大于 13µF 。在频率为 10kHz 时，只需要0.16µF。
在没有调节引脚旁路电容的电路中，纹波抑制将是输出电压的函数，输出纹波将直接按输出电压与基准电压的比值（VOUT / VREF ）增加。
（8）PCB图示
4.3.2画电路图
电路图比较简单，做以下说明：
- 芯片的硬性要求符合并满足该场景使用，此处略。
- 0欧姆电阻同上。
- 最小电流：10mA ，由于单片机处于常开状态，无需假负载。
- 输入电容：参考借鉴上面一个 LDO 因为两者的输入端噪声和其他差不多。
- 输出电容：虽然有纹波抑制（22µF 固体钽电容）一说，但是实际的电容选择一定是根据现场调试的来。
发现老师会在电解电容的附近标注耐受电压，会在一些水到渠成的困惑-CSDN博客中说明。
作者：BXXJSZJ
