一、設計目的

電壓輸入使用USB接口，使用簡單的集成芯片，實現穩壓、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、設計方案

1．反向保護：

采用NMOS管型防反接保護電路，利用MOS管的開關特性控制電路的導通和斷開，從而防止電源反接給負載帶來損壞，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自適應輸出控制（負載電流變大，電池充電電流減小），使得所述負載電流之與充電電流之和不超過設定的輸入電流限制。

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

輸出電壓可調范圍：1.25~40v

輸出電流可達：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，由它構成的DC／DC變換器僅用少量的外部元器件。

①測取紋波電壓（峰峰值）《5mV

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

②工作頻率：最高可達100kHz，最低100HZ

芯片的3腳（定時電容接口）外接定時電容，可調節振蕩器的頻率。

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證過的，參考資源豐富，少使用冷門、偏門芯片，減少開發失誤。

三、原理圖

1、 控制好NET的數量；

2、 對一些精度要求比較高的元器件進行標注；

3、 元器件之間最好用導線連接，直接連接可能造成斷路；

4、 注意原理圖各個元器件名稱與大小的擺放位置；

5、 BOM表的設置；

四、原理圖庫

1、 制造原理圖庫時，必須注意管腳標號，與其封裝對應；

2、 制作原理圖庫時，必須設置好各個元件的Value、description等參數；

五、PCB

1、 各個模塊的相關器件盡量靠近；

2、 合適的線寬（距離過遠時，應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、 注意各個元器件名稱與大小的擺放位置；

6、 根據單板的主信號流向規律安排主要元器件；

7、 密度優先原則：從單板上連接關系最復雜的器件著手布線，從單板上連線最密集的區域開始布線。

六、焊接

焊接，對于我們來說是最基本的一項技能，就我們這次項目以及針對項目中出現的問題總結了以下經驗：

1、 USB口的焊接：對于我們這個項目的USB口來說，由于只用到了電源線與地線，焊接比較簡單，只把左右兩個管腳焊接好保證不短接就行，但是實踐過程中發現，在焊接時應該注意，不應該放的焊錫過多，否則焊錫會流入USB口，使得插得時候插不上。

2、焊接LED燈之前，先用萬用表測一下是否會亮，排除偶然因素，并發現有標記的是負極。

3、焊接鉭電容之前，用萬用表測量，可以反向導通，鉭電容有標記的為正極。

4、焊接的時候應該經常反思自己畫PCB的失誤與應該改進的地方：所放器件的距離應該適中，可遠不可近，可能造成不必要的短路。

5、我在焊接的時候發現錫點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時角度不當造成的。

七、各個模塊的調試

1、輸出5V電壓模塊的調試

問題：當電源管理芯片輸出5V后，經過MC34063升壓到7V的過程比較正常與穩定，但是經過LTC1117-5后輸出了6V，出現了明顯的誤差。

調試：上電之后，仔細觀察發現此線路對應的LED在斷電之后，延長一定的時間才熄滅，分析是電容充放電的原因造成的。猜測是穩壓芯片沒工作，經過萬用表測量，發現LTC1117-5輸出虛接。

2、輸出-5V電壓模塊的測試

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，應該先對芯片的相關引腳進行測量，然后是對周圍的電容電阻進行測量，最后發現：其中一個電容本來應該與地相連，最后虛焊了。

3、輸出1.2V電壓模塊的測試

問題：在這個模塊里，輸出的電壓比較標準，出現問題的是該模塊的電源指示燈不亮

解決：經過老師與同學的討論與觀察，發現了比較重大的問題：該線路中三極管的原理圖管腳與與PCB庫里封裝的管腳序號不對應，造成把LED連接在了三極管的基極。

其他模塊沒出現問題，不再贅述。

八、性能測試

1、 負載能力測試

5V電壓輸出模塊：實際輸出：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稍微有點變化

1.2V電壓輸出模塊：實際輸出：1.19V

電流為：1A，電壓：1.15V

-5V電壓輸出模塊：實際輸出：-4.87V，

電流：30mA，電壓：-4.5V

電流：50mA，電壓：-4.3V

電流：100mA，電壓：-3.7V

2、 紋波測試

紋波，輸出電壓交流分量的峰峰值。紋波過大降低信號的傳輸質量，破壞信號的正常傳遞，甚至損壞通信設備，所以必須對電源模塊進行紋波測試，將其控制在一定范圍內。

紋波系數=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：12mV/4.94V=0.24%;

輸出3.3V電壓模塊示意圖：

紋波：20mV;

紋波系數：20mV/3.3V=0.6%

輸出-5V電壓模塊示意圖：

紋波：21.6mV

紋波系數：21.6mV/4.87V=0.44%

輸出1.2V電壓模塊示意圖：

紋波：20mV

紋波系數：20mV/1.2V=1.67%

直流電流電壓紋波系數應不大于2％，經過對比與分析：各個模塊的紋波在誤差允許范圍內。