一、前言

搞嵌入式開發不僅僅局限于軟件層面，肯定要掌握一些基本的原理圖設計，以及 2 層板的 PCB 布線，在設計開發板的過程中，我們的電子元件經常要使用到各種電壓，這些電壓一般情況下由更高的電壓降壓獲得，比如我們有電源 12V，想獲得 5V 和 3.3V 電壓，就可以使用降壓芯片來降壓獲得，但電源設計時也需要注意一些要點，注意一下降壓芯片和降壓電路使用場景，稍有不慎用錯地點就會導致翻車，輕則少幾頓飯，重則重開。

二、低壓差降壓電源設計

低壓差降壓電路，是指輸入電壓和輸出電壓的壓差較小，大概 1.5V-3V 左右，這個電路的設計一般使用線性 LDO，即線性穩壓源，該穩壓源工作在線性區，簡單說就是電阻分壓，只能用于降壓變換，輸出電流基本上等于輸入電流，當輸入輸出壓差大時，系統轉換效率較低，功耗也會變的很高，一般在單片機設計中經常使用 AMS1117 來進行低壓差電壓設計，因為電路簡單，比如 5V 降壓到 3.3V：

只需要一個芯片，加幾個電容即可進行降壓，成本低，降壓效果也不錯。

可能你看到這個電路，就想那我能不能用 LDO 來將 12V 降壓到 5V 呢?這里我極不推薦使用線性穩壓源來降壓 12V 以獲取 5V 電壓，12V 到 5V 間的壓差是 7V，如果電流稍微大一點，功耗會極高，說白了就是發熱嚴重，就算你只接一個單片機，加個 TFT 屏幕，AMS 都會發熱嚴重，所以線性 LDO 只適合低壓差降壓，高壓差不推薦(輸出電流極小的情況也可以考慮)。

三、高壓差降壓電源設計

高壓差的電源設計，推薦使用開關電源進行降壓，開關電源簡單的理解就是對輸入電源進行開關，對輸出進行處理后獲取一個電壓輸出，在單片機設計中，高壓差降壓一般使用開關電源來處理。

因為在高壓差的情況下，開關電源效率高，功耗小，尤其在需要輸出電流較大的情況下發熱不會太嚴重，一般單片機我們的供電是 12V 的直流，想要用它來獲取 5V 的直流，所以推薦使用 DC-DC 開關電源轉換電路，就是對 DC(直流)電源進行開關，獲取 DC(直流)輸出。

開關電源一般外部元件較多，設計布局要稍微注意注意，這里我展示一個常用的大電流開關電源設計(12V - 5V)，使用 XL4015 電源芯片，轉換效率可達95%，電流最高可達 5A!

四、電源中的隔離

4.1 電源隔離

單片機電源設計中經常會遇到一些需要隔離的情況，比如說我使用光耦隔離模塊來控制一個外部電路的導通，而外部電路也需要使用到單片機的供電，如果我們直接將單片機電源提供給外部的電路，那光耦隔離等于沒有做了，要想徹底隔離開，電源也要做隔離，一般有兩種方法：

用兩套電源

使用一套電源，但在不同電源間加隔離芯片，比如下面的光耦隔離電路，單片機的電源和光耦控制電路輸出的電源使用隔離芯片進行隔離。

4.2 模數隔離

除了電源的隔離，在一些模擬電路和數字電路之間會產生干擾，比如

地線阻抗不是0，當電流流經它時就會有電壓降，使得各處的參考地電壓不再相同，尤其是數字電路上的脈沖干擾電壓影響模擬電路，數字信號一般為矩形波，帶有大量的諧波。如果電路板中的數字地與模擬地沒有從接入點分開，數字信號中的諧波很容易會干擾到模擬信號的波形。

同樣模擬信號為高頻或強電信號時，也會影響到數字電路的正常工作。

所以我們對模擬電路和數字電路也要做模數隔離，常用的方法就是將兩塊電路的 GND 單獨加 0 歐電阻然后接入到電源地，因為 0 歐電阻單點接地，可以限制噪聲，同時因為 0 歐電阻也有阻抗，對所有頻率的噪聲都有衰減作用，可以限制噪聲電流通過，具體接法如下面的原理圖所示：