电源电路的PCB布局

本文讨论电源电路的PCB布局，从小型太阳能电池产生3.3 V电压轨。

该项目的目标是创建一个非常简单，非常紧凑的电路，为基于微控制器的嵌入式系统供电。该电路仅对足够的照明量有效，因为该设计不包括用于存储剩余能量的电容器或电池。在本文中，我们将从电源原理图中了解电路的PCB布局。

光伏电源的PCB布局

下图显示了PCB顶部和底部的布局。所有组件和大部分迹线和铜铸件都位于顶部;底部主要是地平面。

PCB的维度

微观控制器是Silicon Lab的EFM8 Sleepy Bee，左侧的（相对）大型连接器提供与SiLabs USB调试适配器的直接连接。该连接器占用大量PCB空间，使整体设计看起来比实际大。

下图显示了以英寸为单位的PCB尺寸。如果调试连接器被移除（并且其他组件被重新排列），我可以估计较短的水平尺寸，电路板的尺寸有多小。

所以我的猜测是，一侧所有组件的双层板可能小于1.5平方英寸。我会说这非常好，特别是考虑到我们正在谈论一个双层PCB。

另外，我不认为我使用的是两层而不是四层失去任何性能，因为底部几乎是一个坚固的接地层，并且顶部有足够的空间用于宽电源线和大接地连接（也因为微控制器将以非常低的频率运行）。

小而紧凑，但可能更小

以下是其他一些减小电路板尺寸的方法：

1。我选择了更大的无源元件IC（0805和1206），因为它们更容易组装。如果您打算专业组装电路板，可以考虑使用0603甚至0402（0402封装中可能会找到一个可接受的2.2μF电容，但对于0.1μF电容和电阻，绝对可以使用0402）。

2.我为微控制器选择了更大的封装;这是一个9毫米x 9毫米的QFP32。 32引脚无引线封装尺寸明显更小（5 mm x 5 mm），采用24引脚无引脚封装，尺寸更小（4 mm×4 mm）。在我看来，围绕此电源构建的大多数应用不需要超过几个I/O引脚，因此24引脚封装可能是最佳选择。我使用32引脚器件，因为微控制器没有任何其他引线（即非引线）封装。

3。我有一个高精度的32.768 kHz晶振，用于实时时钟应用;它大约是0805组件的大小。微控制器具有内部低功耗振荡器，精度非常低（±10％），因此如果您不需要精确定时，则可以省略晶振。

4 。电荷泵开关稳压器目前有四个2.2μF输出电容，但只有一个。

5。 LED及其相关电阻仅用于调试;它们可以在最终设计中省略。

6。您可能认为可以消除与调试电源相关的所有电路（开关，LDO和两个电容）。我不建议这样做，因为太阳能不是固件开发和测试的便利电源。

双面选择

关于如何制作较小列表的最后一项是将组件放在电路板的顶部和底部。当我写这篇文章时，我开始怀疑整个电路是否适合与太阳能电池尺寸相对应的区域，因此您可以设计一个只有顶部太阳能电池和底部的电路板。我决定从原理图中删除一些不必要的组件并尝试这个想法，我发现（以英寸为单位）：

这是粗略的近似，但正如您所见，我们非常接近将所有电路插入太阳能电池占用的PCB空间的目标。

为了创建这个元件放置，我消除了四个输出电容中的三个，晶体，LED和LED电阻。我还将微控制器包切换到QFN24。无源组件仍然是1206和0805，但是这些较大的封装可以弥补您需要某种方式将微控制器连接到调试适配器。当然没有太多的布线空间，但如果你可以使用四层板（太阳能电池顶部有足够的空间），我认为这不是一个严重的障碍.W