单片机电源电路的经验总结

1万 · 2019-9-30 09:16

本人从毫无经验的小白，进入电子行业3年，经历了很多，希望新入行的人别走我的老路。
注: 本人从事汽车传感器设计，由于电流小，故多用线性电源7805，仅供参考。由于汽车行业多从ems角度考虑良率（涉及索赔），对于emi，本文暂不讨论。
首先7805的datasheet推荐电路：

1万 · 2019-9-30 09:22

这个电路图，我在做产品的时候应用过，有如下问题：
1、易复位。
2、由于我的产品，需驱动继电器，使用npn驱动。7805有1.5%-0.5%的生产不良率。主要原因7805损坏。
分析原因如下：
1、输入电容过小。
2、npn驱动继电器，会产生高压。输入电容过小，导致7805损坏。
解决方法：
将输入电容加大至10uF 50V，输出电容加大到3.3uF

1万 · 2019-9-30 09:35

应用此电路图，生产不良率下降，1.0-0.5%，较之1.5-0.5 有一定改善。
此电路图问题如下：
1、有一定几率3个月内，陶瓷电容坏。
经分析：
由于产品，在设计调试阶段，做过100万次耐久测试约半年。
问题锁定，用户的电源，可能有高压浪涌。
改进电路如下：

1万 · 2019-9-30 09:42

应用此电路后，无法再提高了。进入自己的瓶颈期了。觉得产品质量就这样了。但是觉得成熟的东西就别再折腾了。
经批量生产：
1、有tvs损坏的情况（锁定用户有高压，或负高压）
终于我开始逛论坛了。在一次新产品设计时，应用了新电路：

1万 · 2019-9-30 09:49

应用此电路后，产品不良率，下降至0.8-0.3
经使用此电路：
1、产品生产不良率略微上升。
经客户使用：
1、3个月内损坏率下降。基本没有。
至此，7805损坏的生产问题解决。
产品质量是否还能提升呢。
终于我在论坛上发了7805输出是否要加tvs的帖子。有人回答，stm32单片机，反映1117毛刺，终于下定决心，再改一次。

1万 · 2019-9-30 09:58

其中100R，由原来的0805，改为1210，经自制的汽车ems发生器测试，能耐150V脉冲（最严标准）。如果选择0805在150V，0805会坏，表现为断路。
7805输出tvs为6.8V。本人用的是5V单片机，ht66f002.
经这几个月的生产，生产不良率下降至0.1-0.05%，自己不敢相信。并且触及工艺极限，有些是贴片不良导致的。
由此得出：
1、千分之五范围内不要怀疑元器件质量。特别是贴片元器件，现在估计不良率应该在100ppm一下。
2、正规贴片厂的贴片工艺，在千分之五以上不用怀疑。

1万 · 2019-9-30 10:05

本帖最后由叶春勇于 2019-9-30 10:10 编辑

关于电源电路的元器件的总结：不包含emi
1、7805的输入电容加大，有改善。所以产品体积允许可加大。
2、7805的输出电容加大，对单片机复位改善微弱，适当加大。3.3uf足以，主要加大输入电容。
3、如果你的产品是电子中间件，输入必须加tvs。能降低早期失效率。
4、至于7805前面串联电阻，可根据产品的输入电压范围，由最低电压决定，最好用大封装，1210起。这个电阻有限制充电电流，并使tvs管功率需求下降，可用稳压管代替。
5、7805后的tvs，是有必要的。5V侧的元器件是脆弱的，例如单片机和传感器等。
由于我的产品简单，emi问题不大，所以就不讨论了。

1万 · 2019-9-30 10:06

这是开的讨论7805的讨论帖。
https://bbs.21ic.com/icview-2822574-1-1.html

1万 · 2019-9-30 10:47

我觉点前端可以加个自恢复或者PPTC

1万 · 2019-9-30 11:06

UP

2万 · 2019-9-30 11:21

本帖最后由 xukun977 于 2019-9-30 11:28 编辑

文中的几个原因分析，我是一个也没看懂！
问题出在输入电源和负载，文中电路图只给个7805，观众怎么分析根源？

只看该作者 · 2019-9-30 16:18

1）楼主输出端10uf+0.1uf有没有试过，毛刺都用电容处理，tvs管没这么用过，对它的作用持保留态度，tvs对外不对内，外部输入接口有必要才会加tvs管，，
2）复位毛刺问题，考虑电压波动是不是太大，一般会在ldo输出端加个大电容稳压，10uf 4.7uf都有用，，，另外0.1uf就是考虑毛刺的问题了，ldo的输入端也是有必要加个0.1uf电容的，，，在你这个产品上面适不适用不确定，，
3）电容烧坏，那就是电容的耐压不行，
4）100R电阻放在ldo前面，分压限流，感觉上除了发热外，没什么其他作用了，电流是由负载确定的，只要负载的电流是合理的，为啥还要限流，所以对电阻的作用持保留态度，

1万 · 2019-9-30 16:57

1203030117 发表于 2019-9-30 16:18
1）楼主输出端10uf+0.1uf有没有试过，毛刺都用电容处理，tvs管没这么用过，对它的作用持保留态度，tvs对外 ...

输入的RC/TVS对汽车电源系统的浪涌应该是有用的。。

1万 · 2019-9-30 17:43

叶春勇发表于 2019-9-30 10:05
关于电源电路的元器件的总结：不包含emi
1、7805的输入电容加大，有改善。所以产品体积允许可加大。
2、780 ...

5、7805后的tvs，是有必要的。5V侧的元器件是脆弱的，例如单片机和传感器等。
7805后的tvs改成陶瓷电容试过没有？

1万 · 2019-9-30 17:52

1203030117 发表于 2019-9-30 16:18
1）楼主输出端10uf+0.1uf有没有试过，毛刺都用电容处理，tvs管没这么用过，对它的作用持保留态度，tvs对外 ...

1、100R，可急剧降低tvs的体积，传感器一般pcb面积有限。
如果没有100R，这个tvs管应该是smc封装，故障率应该是0.1%左右。
2、由于体积受限，我用的是贴片陶瓷电容，其过压性能，按照资料是3倍额定电压。经实车测试，整车常用电压为13.5V左右，设计采用50V电容，余量是够的。
3、100R，网络电路用的是ptc，由于有位前辈说ptc要慎用，我相信他了。后查询，ptc原装正品，不便宜。经计算，100R可限制电流至（150V时，1.5A），用一个sod123的tvs管就可以了。这样可以缩小体积。经我自己的高压发生器，150V 0805封装会坏。1210，不坏。

1万 · 2019-9-30 18:04

1203030117 发表于 2019-9-30 16:18
1）楼主输出端10uf+0.1uf有没有试过，毛刺都用电容处理，tvs管没这么用过，对它的作用持保留态度，tvs对外 ...

我以前发过工控的帖子。用料都很豪华。
做批量产品，产品成本是受限制的。
pcb面积是受限的。
如果我决定采用1210的100R，那我别的地方就要节省面积。这是抉择。
我要在电源电路下点本钱，别的地方就得降低成本。
你不可能每个地方都搞得很好。
在这里，我觉得100R，可以降低tvs成本，限制电容充电电流，与后一级电容形成rc，分担7805散热。
所以我倾向于向100R倾斜。

1万 · 2019-9-30 18:09

shalixi 发表于 2019-9-30 17:43
5、7805后的tvs，是有必要的。5V侧的元器件是脆弱的，例如单片机和传感器等。
7805后的tvs改成陶瓷电容试 ...

我的产品，由于体积受限，只能用mlcc，用电解电容，放不下去。

1万 · 2019-9-30 18:14

king5555 发表于 2019-9-30 13:13
顶楼主，是初学者的榜样，花两丶三年入门是应该，否則可以放弃。

前辈，说的是。
学了一堆理论，最终还是要做实际产品的。
实际产品，考虑的问题很多很多。

2万 · 2019-9-30 20:24

如果是设计汽车电子，有一个正规的参考设计。
浪涌分好几种，有窄脉冲的，普通TVS即可，如果是抛负载浪涌，得用大功率的TVS。
12V/24V的器件耐压不一样，12V系统需要耐压40V以上，24V需要耐压60V以上，对应的TVS就必须保证能钳位40V/60V的浪涌。
还有反向电压保护。
至于5V输出端加TVS，应该没有作用，只要布局布线合理，原理图没有问题（比如没有内部产生高压释放到5V），没有必要加TVS。
说实在的，大电容是很好的滤波措施，LC滤波也可以抑制高频浪涌。
12V的系统，采用7805，有些7805耐压不到30V的，自然容易损坏，需要其它保护措施。