目录
1. STM32芯片中不使用的晶振引脚OSC_IN和OSC_OUT接法
2. 电源LDO输出 3.3V 选择
3. 电流大小与宽度
4. 常用过孔参数
5. 关于光耦
6.关于旋转编码器EC11
7. 常用MOS管参数
8. 电容材料
9. 电池
10. AD15中3D封装库制作
11. 美制电线标准AWG与公制英制对照表
12. MOS管的原理和使用
12.1 PN二极管
12.2 MOS
12.3 MOS管的分类
编辑
12.4 MOS 管的应用 - 门电路
13 稳压二极管的使用
13.1 参数
11.2 IN4728举例
硬件设计是电路设计的基础,这里整理一些平常设计时的一些技巧和摘要,常用的参数等,方便日后索引查找 。
1. STM32芯片中不使用的晶振引脚OSC_IN和OSC_OUT接法
STM32上不使用外部晶振时,OSC_IN和OSC_OUT的接法
1、对于100脚或者144脚的产品,OSC_IN应接地,OSC_OUT应悬空。
2、对于少于100脚的产品,有两种接法:
(1)OSC_IN和OSC_OUT分别通过10K电阻接地。此方法可提高EMC性能。
(2)分别重映射OSC_IN和OSC_OUT到PD0和PD1,再配置PD0和PD1为推挽输出,并输出置0。可以减小功耗,节省电阻。
2. 电源LDO输出 3.3V 选择
RT9013-33GB 3.3V固定输出,低压差400mV@Iout=500mA,Vin=5.5V(Max) SOT-23-5 扩展库
ME6203A33PG 输入可达 30 V LDO ,0.59元 3.3V固定输出,Iout=100mA,Vin=30V(Max) 扩展库
MIC5205-3.3YM5-TR 1.4元 3.3V固定输出,Iout=150mA,Vin=16V(Max) 扩展库
XC6206P332MR 输入6V ,输出200mA 丝印是662K
HT75XX-1 , 输入可达 30 V, 输出 100mA
AMS1117-X.X • Operates Down to 1V Dropout 输入要大于输出1V,如输出 3.3 输入要5V 输出电流 1A
3. 电流大小与宽度
线宽的单位是:Inch(1inch=2.54cm=25.4mm) 100mil = 2.54mm
电流 = 0.15×线宽(W)=A , 默认常规电路板外层铜箔线路厚度为1oz(35um)
绝缘导线载流量估算如下:
导线截面(mm2 ) 1 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120
载流是截面倍数 9 8 7 6 5 4 3.5 3 2.5
载流量(A) 9 14 23 32 48 60 90 100 123 150 210 238 300
一般铜线安全计算方法是:
2.5平方毫米铜电源线的安全载流量--28A.
4平方毫米铜电源线的安全载流量--35A .
6平方毫米铜电源线的安全载流量--48A .
10平方毫米铜电源线的安全载流量--65A.
16平方毫米铜电源线的安全载流量--91A .
25平方毫米铜电源线的安全载流量--120A.
如果是铝线,线径要取铜线的1.5-2倍.
如果铜线电流小于28A,按每平方毫米10A来取肯定安全.
如果铜线电流大于120A,按每平方毫米5A来取.
4. 常用过孔参数
- 全通过孔内径要求0.2mm(8mil)及以上,外径的是0.4mm(16mil)以上;
- 要求孔间距0.5mm及以上;过孔不能放置在小于0402电阻容焊盘大小的焊盘上,一般推荐间距为4-8mil;
按照经验PCB常用过孔尺寸的内径和外径的大小一般遵循X*2±2mil(X表示内径大小)。
比如8mil内径 ,可以设计成8/14mil、8/16mil或者8/18mil;
比如12mil的过孔可以设计为12/22mil、12/24mil、12/26mil;
常见尺寸 - 孔径: 24mil 20mil 16mil 12mil 8mil 焊盘直径:40mil 35mil 28mil 25mil 20mil ;12/24;16/28;20/35
5. 关于光耦
该逻辑表中的LED是指发光二级管的状态。
发光二级管压降1.4-1.8v
发光二级管的驱动电流,为If=10-15mA。
两种接法:A.不改变逻辑状态:2引脚接VCC;3引脚接输入信号。
B.逻辑状态相反:2接输入信号,3接地。
其中R的确定方法为:
接法A:,Vcc应该与Vin的高电平相同;其中Vf为发光二极管压降1.4-1.8v,If为发光二级管导通电压10-15mA。
接法B:Vinl为输入信号Vin的高电平电压。
R的取值范围:200-500 ;RL的取值范围:330-4k欧姆。
6.关于旋转编码器EC11
7. 常用MOS管参数
SI2302 N沟道,20V,2.1A,72mΩ@4.5V 1.2V
SI2301CDS P沟道,-20V,-3.1A,112mΩ@4.5V -1V 基础库
2N7002 N沟道,60V,0.5A,7Ω@10V 2.5V 基础库
AO3401A P沟道,-30V,-4.1A,165mΩ@4.2V -1.3V 基础库
FDN335N N沟道,20V,1.7A,70mΩ@4.5V 1.5V
FDN338P P沟道,-2V,-2.8A,112mΩ@4.5V -1V
2SK425 NEC N沟道,15V,18 A,24mΩ@10V
用2301可进行电源控制
双MOS管组成电子开关:
R2, R1: 47kΩ
C1,: 0.1μF / 6.3V, X5R
C2: 4.7μF / 6.3V, X5R
8. 电容材料
- X7R 电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。
- X5R 适合做大容量电容。
- X5R、X7R或Y5P都属于Ⅱ类(与Ⅲ类统称为低频陶瓷电容器,国内叫CT型),是用铁电陶瓷做介质的电容器,这类电容比容大,损耗比较大,电气性能较稳定,随温度、电压和时间的变化并不显著,适用于隔直、耦合、旁路与对容量要求不高的电路。
9. 电池
镍镉电池能量比率低,电压低,有记忆效应,对环境有很大污染。但耐高温性能好,生产要求相对更低,价格便宜。寿命一般在充放电500次左右,如果是应急灯等应用(不常用),最少4年可不更换电池。日常生活中的剃须刀,电动理发器,应急灯大部分使用镍镉电池。
镍氢电池是镍镉下一代的充电电池,能量比率相对镍镉有所提升,电压低,略微有记忆效应,对环境有一定污染。价格适中(介于锂电和镍镉之间)。电池寿命在1000次左右。周边的镍氢混合动力汽车,电动模型很多使用镍氢电池。
锂电是目前充电电池的最高水平,但诞生10年,单位材料能量比只提升了10%,一直没有重大突破。锂电池能量比率相对更高,电压高(3.2V/3.7V),没有记忆效应,无污染。价格更高。电池寿命:磷酸铁锂(大部分的电动汽车)在2000次以上。锰酸锂(如大部分的3C电器)大概在500次左右。
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水bai电解质溶液的电池。锂电池并非是单一的种类,而是锂金属电池和锂离子电池的统称。由于锂金属电池现在已不再被应用,所以我们平常说的锂电池一般指的是锂离子电池。
锂电池分类:聚合物锂电池、三元锂电池、铁锂电池等、型号常见的有,圆柱:18650.26650.32650.21700.14500.14250.....等等型号
分析锂离子电池的性能应该从以下几个方面:(1)容量(续航里程);(2)功率密度(动力性);(3)一致性(工作性能);(4)安全性比如散热性,熔点;(5)循环次数(相对使用寿命);(6)内部阻抗,比如欧姆电阻和极化电阻(内部损耗);(7)自放电。
锂电池需带有线路保护板,带有防过充保护板,安全防爆,如果没有,锂电池就会有变形、漏液、爆炸的危险!
从形体上分:圆柱形(Tesla采用松下的NCR18650B,直径18cm长度65cm,0代表圆柱形,不过博主特指出这是消费类电池以及未来可能搞得21700,三星也有一批,还有比较多的是26650,国内最大的圆柱型电池是比克,方壳(比如宁德ATL,目前国内很多都在做),软包(贬褒不一,比上述两个所占市场份额要小很多);
10. AD15中3D封装库制作
打造属于自己的Altium Designer 3D封装库,不需要懂专门的三维设计软件 - Windworld - 博客园
11. 美制电线标准AWG与公制英制对照表
AWG美国线规,下面介绍一下几个常用的AWG,如何对比表格找到美标AWG相应的导线截面积,AWG美国线规代号,指的是导体截面积mm²大小,数值越大,面积越小。
常用的AWG线材规格有18#-33#的线材,如果电机驱动线用14就够了,普通电源用16。
12. MOS管的原理和使用
12.1 PN二极管
加入磷为N型材料,磷原子在其价壳层中有 5 个电子。因此,当硅原子共享电子以获得所需的 8 个电子时,它们不需要这个额外的电子,因此材料中现在有额外的电子,因此这些电子可以自由移动。
加入三价铝或者硼等为P 型掺杂。这个原子在其价壳中只有 3 个电子,所以它不能为它的 4 个邻居提供一个电子来共享,所以其中一个将不得不离开。因此,在电子可以坐下和占据的地方产生了一个空穴。
当在二极管上连接一个电压源时,阳极(P 型)连接到正极,阴极(N)连接到负极,这将产生正向偏置并允许电流流动。电压源必须大于 0.7V 势垒,否则电子无法跳线。
12.2 MOS
MOS管,即在集成电路中绝缘性场效应管。MOS英文全称为Metal-Oxide-Semiconductor即金属-氧化物-半导体,确切的说,这个名字描述了集成电路中MOS管的结构,即:在一定结构的半导体器件上,加上二氧化硅和金属,形成栅极。MOS管的source和drain是可以对调的,都是在P型backgate中形成的N型区。在多数情况下,两个区是一样的,即使两端对调也不会影响器件的性能,这样的器件被认为是对称的。
N沟道 耗尽型
NMOS增强型管构成的开关电路
PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。
12.3 MOS管的分类
12.4 MOS 管的应用 - 门电路
非门(反向器)是一对最简单的门电路CMOS管组成。其工作原理如下:
A端为高电平时,P型管截止,N型管导通,输出端C的电平与Vss保持一致,输出低电平;A端为低电平时,P型管导通,N截止型管,输出端C的电平与VDD一致,输出高电平。
13 稳压二极管的使用
13.1 参数
1.Vz— 稳定电压。
指稳压管通过额定电流时两端产⽣的稳定电压值。
2. .IzT— 稳定电流
指稳压管产⽣稳定电压时通过该管的电流值。
3.rzJ— 动态电阻。
指稳压管两端电压变化与电流变化的⽐值。
4.稳压⼆极管电路限流电阻的选取
R太⼤, 则Ir很⼩, 当Il增⼤时, 稳压管的电流可能减⼩到临界值以下, 失去稳压作⽤;
R太⼩, 则Ir很⼤, 当Rl很⼤或开路时, Ir都流向稳压管, 可能超过其允许定额⽽造成损坏。
公式:
(Uimin-Uz)/(Izmin+Ilmax) > R > (Uimax-Uz)/(Izmax+Ilmin)
当两者不能同时满⾜时, 说明在给定条件下已超出稳压管的⼯作范围, 需限制输⼊电压Ui或负
载电流Il的变化范围, 或选⽤更⼤容量的稳压管。
Izmax: 稳压管允许的最⼤⼯作电流
Uzmax: 电⽹电压最⾼时的整流输出电压
Ilmax: 负载电流的最⼤值
11.2 IN4728举例
限流电阻R1最好⼤于31.6Ω, 不然流过稳压⼆极管的电流过⼤, 会烧毁稳压⼆极管。
1N4728的稳定电压为3.3V, 稳定电流为76mA, 因此限流电阻R1的取值为114.4Ω
12 . 常用三极管及其替换
S9013 9014属于低频放大三极管(50V 0.1A 0.4W)
S8050 属于高频放大三极管(40V 0.5A 0.6W)
都是前级放大管,两者可以互换.9013/9014/8050的基本参数:最大功耗Pcm为0.6/0.4/1W,最高工作电压Uceo为25/45/25V,最大工作电流Icm为0.5/0.1/0.8(1.5)A。
8050属于低频三极管,其工作频率不会超过9013和9014。
9011 NPN 30V 30mA 400mW 150MHz 放大倍数20-80
9012 PNP 50V 500mA 600mW 低频管 放大倍数30-90
9013 NPN 20V 625mA 500mW 低频管 放大倍数40-110
9014 NPN 45V 100mA 450mW 150MHz 放大倍数20-90
8050 NPN 25V 700mA 200mW 150MHz 放大倍数30-100
8550 PNP 40V 1500mA 1000mW 200MHz 放大倍数40-140
13. LM2940与LM7805
LM2940与LM7805的主要区别是:LM2940最大输出电流1A。LM7805最大输出电流1.5A。其它都很接近,所以,如果电路只要求1A或以下的,可用LM2940代替。