전자 설계 - 마이크로컨트롤러 회로용 태양광 전원 PCB 레이아웃

태양광 전원 공급 장치 PCB 레이아웃

모든 부품과 대부분의 흔적과 구리 주입은 상단에 있습니다.밑부분은 주로 지평면이다.

PCB 크기

마이크로컨트롤러는 Silicon Labs의 EFM8 Sleepy Bee이며, 왼쪽의 (상대적으로) 큰 커넥터는 Silicon Labs USB 디버그 어댑터와 직접 연결됩니다.이 커넥터는 PCB 공간을 많이 소비하여 전체적인 설계가 실제보다 더 커 보입니다.

더 짧은 수평 크기는 디버그 커넥터를 제거하고 다른 어셈블리를 재배열하는 경우 보드가 얼마나 작을지 추정하는 것입니다.

그래서 제 추측으로는 한쪽의 모든 구성 요소의 이중 플레이트가 1.5제곱인치보다 작을 수 있습니다.나는 이것이 매우 좋다고 말하고 싶다. 특히 우리가 이야기하는 것이 이중 PCB라는 것을 고려하면.

또한 아래쪽은 거의 견고한 접지 평면이고 위쪽에는 넓은 전원 코드와 넓은 접지 연결을 위한 공간이 충분하기 때문에 4층이 아닌 2층을 사용하면 성능이 저하될 것이라고 생각하지 않습니다. 마이크로컨트롤러가 매우 낮은 주파수로 실행되기 때문입니다.

다음은 보드 크기를 줄이는 몇 가지 다른 방법입니다.

· 더 큰 소스 없는 컴포넌트 (0805 및 1206) 를 선택했습니다. 조립이 더 쉽기 때문입니다.회로 기판을 전문적으로 조립할 계획이라면 0603 또는 0402를 사용하는 것을 고려할 수 있습니다 (0402 패키지에서 수용 가능한 2.2 ° F 콘덴서를 찾을 수 있지만 0.1 ° F 콘덴서와 저항기의 경우 0402를 사용할 수 있습니다).

· 마이크로컨트롤러는 더 큰 패키지를 선택했다;이것은 9mm*9mm의 QFP32입니다.32-핀의 지시선 없는 패키지는 훨씬 작고 (5mm * 5mm) 24-핀의 지시선 없는 패키지도 있습니다.풋백, 작은 크기 (4mm*4mm).이 전원 공급 장치를 중심으로 구축된 대부분의 애플리케이션은 I/O 핀을 여러 개 초과할 필요가 없으므로 24핀 패키지가 가장 적합할 수 있습니다.마이크로컨트롤러에 다른 지시선 (즉, 지시선이 아님) 패키지가 없기 때문에 32핀 장치를 사용합니다.

· 실시간 클럭 애플리케이션에 고정밀 32.768kHz 트랜지스터 발진기 제공;약 0805 부품의 크기입니다.마이크로컨트롤러에는 내부 저전력 발진기가 있어 정밀도가 매우 낮기 때문에 (± 10%) 정확한 타이밍이 필요하지 않으면 결정체를 생략할 수 있다.

· 전하 펌프 스위치 안정기는 현재 2.2 ° F의 출력 콘덴서가 4 개 있지만 하나만 필요합니다.

· LED 및 그 부대 저항기는 디버깅에만 사용된다;최종 설계에서는 생략할 수 있습니다.

전원 공급 장치 디버깅과 관련된 모든 회로 (스위치, LDO 및 콘덴서 2개) 를 제거하는 것을 고려할 수 있습니다.태양열은 펌웨어 개발과 테스트에 편리한 전원이 아니기 때문에 권장하지 않습니다.

양면 선택

작은 목록을 만드는 방법에 대한 마지막 항목은 어셈블리를 보드의 위쪽과 아래쪽에 배치하는 것입니다.내가 이 글을 썼을 때, 나는 전체 회로가 태양 전지의 크기에 대응하는 구역에 적합한지 의심하기 시작했다. 이렇게 하면 너는 상단의 태양 전지와 하단의 다른 물건만 있는 회로판을 설계할 수 있다.나는 원리도에서 불필요한 어셈블리를 삭제하기로 결정하고 이것을 시도했습니다. 이것이 바로 내가 발견한 것입니다 (크기는 인치 단위).

이것은 대략적인 근사치이지만, 보시다시피, 우리는 태양 전지가 차지하는 PCB 공간으로 모든 회로를 압축하는 목표에 매우 근접해 있습니다.

이 구성 요소 레이아웃을 만들기 위해 나는 4개의 출력 콘덴서 중 3개, 즉 결정체, LED, LED의 저항을 제거했다.또한 마이크로컨트롤러 패키지를 QFN24로 변환했습니다.패시브 구성 요소는 여전히 1206과 0805이지만, 이러한 더 큰 패키지는 어떤 방식으로든 마이크로컨트롤러를 디버그 어댑터에 연결해야 하는 수요를 보완할 수 있다.물론 배선 공간이 많지 않지만 4 층 패널 (태양 전지 아래의 상단에 충분한 공간이 있음) 을 사용할 수 있다면 심각한 장애물이라고 생각하지 않습니다.

결론

우리는 내가 최근에 설계한 태양에네르기마이크로컨트롤러판의 PCB배치에 대해 토론했으며 또 더욱 공간최적화의 실현예시를 연구했는데 그중 PCB의 크기는 태양에네르기전지의 크기에 접근했다.