【硬件】嵌入式板卡硬件电路设计、焊接

嵌入式板卡电路 框图

常用焊接工具和焊接操作 框图

本篇是知识篇。
AD画板篇：AD使用教程 图文并茂 AD2020四层板

一、元器件

//——有极性——//

1 肖特基二极管

• SS34。有竖线为负。

  

2 钽电容

• 有线为正。（特殊的存在）

  

3 三极管

4 MOS

5 LED

6 SMAJ5.0CA（TVS管）

1 原理：

• SMAJ5.0CA是一种TVS二极管。TVS二极管（Transient Voltage Suppressors），即瞬态抑制二极管，具有浪涌吸收能力。当电路突然受到瞬间高能量冲击时候，他可以吸收来自电路的瞬间大电流，不让电压突升，目的是保护后面的设备或者电路。

2 使用：

• 和稳压二极管一样，反向接在电源两端。正常情况不工作，呈高阻态。电压突升时，瞬间变为低阻态。

  

3 选购：

• 极性：有竖线的为负。TVS二极管有单向和双向之分，单向多用于直流电路，双向多用于交流电路。
• 反向截止电压：电路正常工作电压
• 击穿电压：
• 最大钳位电压：最大保持电压
• 瞬态功率：最大功率

4 四图：

• 极性：有竖线的为负。（二极管都这样？）
• 原理图、封装图、3D图、实物图

8 SRV05-4（ESD管）

TVS和ESD：

• 两种都是保护管
• TVS二极管用于：电源端口过电压防浪涌防护
• ESD静电保护器用于：通信端口防静电放电防护

使用：

• ESD二极管的正负接在电源引脚，公共端接在被保护引脚上起到释放静电的作用

7 电解电容

• 黑色为负极。

//——无极性——//

1 电容

2 电阻

3 电感

• 容值
• 电流

4 保险丝

1 原理：

• 保险丝又称电流保险丝，主要起过载保护作用。当电路中电流升高到一定限度，他就会熔断。（保险丝和熔断器作用一样，保险丝用于弱点，熔断器用于强电）

2 使用：

• 1 串在电源输入端，对后面电路起短路保护作用。
• 2 串在板子的电源输出端，保护输出电路？

3 选购

• 保持电流：最大工作电流。确保比设定的输入电流高，×1.5？
• 跳闸电流：启动保护的最小电流。
• 最大电压、最大电流：能承受的最大值，超了器件损坏。

//——接插件——//

1 typec母座

差分走线

• DN：数据负
• DP：数据正

2 网口PHY

以太网系统包括以下部分：

• MAC控制器：数据链路层
• PHY芯片：物理层
• 网络变压器：变换电平
• RJ45接头：接口

一般CPU和MAC集成在一起，网络变压器和RJ45接头集成在一起。

网口RX TX 差分走线。

3 SP3490（MaxLinear）

4 MAX3490（MAXIM美信）

5 CH340x

二、应用电路

1 DCDC电源

• DCDC是指直流-直流电源，而Buck和Boost是DCDC电源中常用的两种拓扑结构。（在电力电子领域，拓扑结构通常指的是电路的结构和组成方式）
  • Buck转换器，也称为降压转换器（step-down converter）
  • Boost转换器，也称为升压转换器（step-up converter）

1 原理

• 通过mos管不停的通断，类似PWM，加上电容电感的滤波电路，最终实现降压。

2 物料选型

**主要包括四种元器件：**MOS、电感、输入电容、输出电容。

• 1 芯片：

  • 在厂家官网选，国外常见厂家：TI、MPS

  • MPS的MP2315S

    • 电压

    • 电流

    • 开关频率

      

• 2 电感：

  • 感值：电感感值越大，纹波越小。

  • 饱和电流：流过电感的电流，要小于其饱和电流。

    

• 3 输入电容

  • 容值：越大越好

  • 耐压：大于输入。

    

• 4 输出电容

  • 容值：越大纹波越小。
  • 耐压：大于输出。

3 电路设计

• 原理图(mp2315数据手册)

  • IN：输入。
  • SW：输出。
  • EN：使能。
  • VCC：是因为芯片内部有一个LDO线性稳压，需要外接一个滤波电容。
  • FB：反馈。调节输出电压。
  • AMM：模式选择。高级异步调制，不使用。
  • BST：外接自举电路。（不晓得干嘛用）

  

4 布局布线：

• 通顺：两条主要的电流路径要短、宽。

  • 布局时先布局主线电流流过的器件，做好铜皮代替走线的布局准备。

• 防干扰：

  • 布局其他器件尽量放另一边，防干扰。分成干扰源和被干扰区。
  • 反馈线
    • 布线尽量避开干扰源：芯片和电感。
    • 起点放在输出电容附近，那边电源比较纯净。
    • 用铺地包裹。啥作用？

  

  

  

5 模块测试：

• 测试结果

  

• 三种不同芯片替换

  

  

  物料更改

• 

1 LDO

1 ASM1117

2 XC6204B 332

2 防反接

电路1：二极管
电路简单，有压降有损耗。推荐小于2A的电路使用。

电路2：MOS管。
电路复杂，损耗小。

3 RS232/RS485/RS422

1 RS232
RS232就是在UART的基础上，把电平范围拉到了正负15伏，用于抵抗干扰。

2 RS485
RS485是在RS232的基础上进一步提升，将单端信号变成了差分信号，两条线来表示1个信号量。只能半双工，所以需要MCU去切换收发模式。电路有手动切换和自动切换。

MCU切换收发：
SP3485

自动切换收发：(少用一个IO)
SP3485

3 RS422
原理图基本的几个点：
1 AY上拉，BZ下拉；
2 ABYZ加TVS保护，保险丝；
3 在AB、YZ间加入终端电阻120欧姆。（了匹配双绞线的阻抗，缺点是压降功耗http://t.csdn.cn/CFtVj）

SP3491
SP3490
MAX490/MAX3490（更完善了，增加了输入信号上拉，TVS加了两个）

对比总结：

3 RS422

4 上/下拉电阻

上拉电阻
作用：1增加引脚驱动能力2钳位不确定电平
根本原理：通过并联降低阻抗，使输出端获得更大的电压。

下拉电阻：
作用：1将输入引脚默认电压设置为0

5 typec转TTL（ch340N）

1 CH340N
电路图要点：
1 typec CC1 CC2 下拉。
2 VCC可输入3.3和5，对应输出TTL电平也是3.3和5。
3 V3引脚，3.3供电时接3.3，5V供电时接0.1uf电容。
4 旁路电容：100nf+10uf