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RobotCtrl_Power - 电源供电板

项目仓库：linyuxuanlin/RobotCtrl/RobotCtrl_Power

项目在线预览：

注：项目包含于 RobotCtrl - STM32 通用开发套件。

原理图设计​

RobotCtrl_Power 的主要功能如下：

  • 24V 电源输入（理论可以 15-40V）
  • 电池电源转 12V/5A 稳压器（带使能开关与指示灯）
  • 电池电源转 5V/5A 稳压器（带使能开关与指示灯）
  • 防反接保护（P-MOS）
  • 过压保护（大于 30V 开始保护）
  • 电池电源输出、12V 电源输出、5V 电源输出接口

电源输入​

电源输入选用了两个 XT60PW-M 座子，做双电源备份输入（也可以作为一个输入一个输出使用），并提供两排排针供输出测试。

防反接功能使用 P-MOS 实现，虽然 XT60 是防呆设计，但还是需要防止正负电源线焊反的情况。反接时，P-MOS 不会导通，电源不会灌入系统。防反接功能的设计可参考文章 防反接电路的设计。

瞬时过压保护与 ESD 防护，使用的是 TVS 管，当接入大于 30V 时，它将分走多余的电压保护后置系统。

12V 与 5V 稳压电路​

12V 与 5V 稳压电路选用的是两路 TI 的 LMR14050 DC-DC Buck 方案，每一路最高能带 5A 电流。具体设计可参考文章 电源方案（Buck）- LMR14050。

另外，每一路都增加了使能开关和电源指示灯。

电源输出端口​

VBAT、12V、5V 输出各自使用一对 4pin 排针，12V 输出额外增加 KF2EDGR-3.81 座子为特殊传感器提供供电。

PCB 设计​

RobotCtrl_Power 的 PCB layout，需要注意反馈网络的上下分压电阻需要尽量靠近芯片的 FB 引脚，Vout 采样路径应尽量原理噪声产生路径（电感二极管环路），最好是通过过孔走屏蔽层后的层；电感应该靠近 SW 引脚放置，以降低磁噪声和静电噪声；二极管、输入和输出电容的接地节点应尽可能小，最好是仅在一个点连接到系统阶地层，以最大限度减少系统接地层中的传导噪声；输出电容应尽量靠近电感和二极管的节点放置，且走线尽可能短而粗，以降低传导和辐射噪声，提高效率。

RobotCtrl_Power 的 PCB 顶层和底层走信号和电源，中间插入两层地平面以增强信号与电源完整性。

硬件测试​

  • 防反接测试：输入电压反接时是否可不开启系统。
  • 使能开关与电源指示灯：测试是否可以正常运行。
  • 输出：测试 12V/5V 输出是否达标，以及纹波大小。

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