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硬件设计电路中常见问题

硬件设计电路中常见问题

发布时间:2025-01-01 10:02:24

记录一些电路中常见的错误。

1、功率电感与贴片电感混用。DC-DC 电源电路中，常常需要使用功率电感。DC-DC 电源电路中，一般输出电流很大，使用小功率的贴片电感，容易造成贴片电感过流，然后升温，最后烧坏电感。一般，数据手册会特别说明这颗电感使用功率电感。设计的时候请参照数据手册。

基于 DC-DC 的锂电池充电电路也是如此。锂电池的充电电流全部都要流经下图所示的 10uH 电感，一般充电电流在 1A 即以上，功率电感更适用于此处。

2、负压转换电路中，使用到电解电容、钽电容等具有极性的电容，容易弄错方向，如下图所示。-5V 电压比 GND 低，因此，有极性的电容器，正极应接 GND，负极接 -5V。

3、LDO 的芯片热阻。LDO 与 DC-DC 不同，本质上是根据不同负债修改自身的内阻值，从而达到稳压输出的目的，如下所示，RL 即为负债电路。可以看出，有相当一部分的电能在 LDO 芯片上以热量的形式消耗了。基于这种工作模式，使得 LDO 在大压差（输入输出电压相差很大）、大电流场景下容易过热，从而触发过热保护。

LDO 的芯片热阻用 θJA 表示，单位是 ℃/W。不同封装的散热效果不一样，芯片热阻自然也不一样。以 AMS 生产的 SOT-223 封装的 AMS1117-3.3 为例，根据 PCB 布局布线的不同，θJA 范围在 46℃/W~90℃/W，取最坏的情况，即 θJA 为 90℃/W，表示芯片每增加 1W 功率，会带来 90℃ 温升。

芯片温度=环境温度＋芯片温升。

AMS1117-3.3 在 165℃ 触发过温保护，假定输入电压为 12V，环境温度为 27℃，那么最大输出电流为 [(165℃ – 27℃) / 90℃/W] / (12V – 3.3V) = 0.176A。虽然 AMS1117-3.3 的输出电流为 1A，但不同的输入电压、不同的 PCB 布线布局下，实际输出电流往往小得多。

4、电流测量电路中，采样电阻的封装。下图中，R1 用作总电源电流检测，后续电路所需电流均流经此电阻。采样电阻选型时，需要注意功率参数，例如 2512 封装的 20mΩ 的电阻，功率为 3W，那么流经的最大电流为 √(3W/0.02Ω) = 12.25A。预留 30% 的余量，那么这颗电阻的最大电流为 8.57A。除了封装之外，还要考虑电阻老化问题。

5、UART 通信中 TXD 与 RXD 接反。

6、错误使用去耦电容，如下所示。下图中，运放的 4 号脚并未连接到电源网络 PR_5V，而是隔了一个电容，导致运放没有供电。

7、运算放大器供电接反。运算放大器供电反接后，用万用表测不出电路，但上电后呈现出短路现象，反接的运算放大器会异常发烫。一些原理图库中，并未表明运放供电端的正负极，如上图所示，此时要仔细查阅运放的数据手册。

8、运算放大器反馈端接反。运算放大器的虚短、虚断，是建立在深度负反馈的基础上，如果反馈端接到了同相输入端，那么电路就变成了比较器，起不到放大效果。

9、不推荐使用 JTAG/SWG 调试引脚做普通 IO。

文章来源于:电子工程师笔记原文链接

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