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title: 【硬體】反向電壓保護
tags: TTennis Pickup Robot
disqus: hackmd
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🛠️ 【硬體】設計細節 🛠️
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設計大電流降壓板思路
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<h3><font color="magenza">
1. 基本需求
</font></h3>

* 源電壓為 18V 工具機電池。
* 降壓至 12V、5V。
* 支援 PD 快充協議。
* 電源防反接、LED 指示燈。
* 預留 UPS、電壓偵測引腳。

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<h3><font color="magenza">
2. 詳細參數估算
</font></h3>

我是以剛好滿足各器件的官方參數**最高值**去做設計。

* <font color="yellow
">電池（18V, 5Ah）</font>：
* Makita BL1850B 鋰電充電電池，數量 1 個。

* <font color="yellow
">PD 快充（48W, 4A）</font>：
* 電腦 iKOOLCORE R2，數量 1 個。
PD 協議最高支援 100W, 5A，實際設計會以 5A 為主。

* <font color="yellow">12V 直流引腳（201.2W, 16.78A）</font>：
* 直流馬達 DCX22L GB SL 12V（39.8W, 3.32A），數量 2 個。
* 直流馬達 DCX26L GB KL 12V（60.8W, 5.07A），數量 2 個。

* <font color="yellow">5V 直流引腳（172.8W, 12.77A）</font>：
* Servo AX01（37.0W, 3.33A）。數量 3 個。
* Servo SV1232（10.3W, 1.39A）。數量 2 個。

綜上所述，源電壓最高會承受 33.55 安培。

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<h3><font color="magenza">
3. 線寬初步計算
</font></h3>

閱讀 [PCB走線線寬與電流的關係](https://oshwhub.com/article/the-relationship-between-pcb-line-width-and-current)。附上 [PCB 走線寬度計算器](https://www.digikey.tw/zh/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-pcb-trace-width)。

根據 IPC-2221 規範，厚度 2 oz 銅箔、溫升 10°C 下的最小走線寬度：
* <font color="yellow
">母線電壓（18V, 33.55A）</font>：內層 52 mm、外層 20 mm。
* <font color="yellow">12V 電位（16.78A）</font>：內層 19.1 mm、外層 7.3 mm。
* <font color="yellow">5V 電位（12.77A）</font>：內層 13.1 mm、外層 5.0 mm。
* <font color="yellow">PD 電位（5A）</font>：內層 3.6 mm、外層 1.4 mm。

:::info
實際上大電流走線會用大面積鋪銅，並非如訊號線一條條地拉。另外做好散熱設計，如散熱孔、開窗鋪錫或外接風扇等也可以適當縮減線寬。參考下圖[實際範例](https://lceda.cn/editor#id=79ca5e0890e745a59d84b52dbaa88fe5|9dc72ca7699049ef92a41dd929394d9d)。

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所以此寬度算是個在沒作額外處理下，一個保險的設計參考值。
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:::warning
除了 PCB 線寬，還須注意「端子座」及「實體電線」。

端子座依型號查詢額定電流。電線參考 [電線AWG尺寸電流對照表](chrome-extension://oemmndcbldboiebfnladdacbdfmadadm/https://www.jdauspice.com/uploads/2019-08/07/AWG_SizeChart.pdf)。
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<h3><font color="magenza">
4. 選擇晶片
</font></h3>

這裡我會簡述晶片選擇的依據，實際拓樸結構與佈局會於其他章節說明。

* <font color="yellow
">DC-DC 降壓（18V -> 12V -> 5V）</font>：[EG Micro EG1162](https://www.lcsc.com/product-detail/DC-DC-Converters_EG-Micro-EG1162_C2929082.html)。\
學習影片 [MOS管外置同步整流BUCK降压电路PCB设计](https://www.bilibili.com/video/BV1Xw411n7KU/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=a006bc796ec45e13e3b2e3b9fe3de465)。

* <font color="yellow
">PD 協議晶片</font>：[INJOINIC IP2368_BZ_VGLIP](https://www.lcsc.com/product-detail/Battery-Management_INJOINIC-IP2368_BZ_VGLIP_C7545631.html)。\
主要是參考了 [[开源]PD100瓦2到6串锂电充放电模块](https://www.bilibili.com/video/BV1DY4y1Y7u7/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=a006bc796ec45e13e3b2e3b9fe3de465) 的設計。

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<h3><font color="magenza">
5. 繪製原理圖
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盡量先多參考手冊 application 電路，或其他網路範例。


重要參數會列 Excel 計算。
:::spoiler Excel 參數計算範例

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<h3><font color="magenza">
6. 佈局
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佈局觀念和細節多，會在其他章節詳述。

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