🛠️ 【硬體】設計細節 🛠️

設計大電流降壓板思路

1. 基本需求

• 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。

2. 詳細參數估算

我是以剛好滿足各器件的官方參數最高值去做設計。

• 電池（18V, 5Ah）：

  • Makita BL1850B 鋰電充電電池，數量 1 個。

• PD 快充（48W, 4A）：

  • 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。

• 12V 直流引腳（201.2W, 16.78A）：

  • 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。

• 5V 直流引腳（172.8W, 12.77A）：

  • 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。

3. 線寬初步計算

閱讀 PCB走線線寬與電流的關係。附上 PCB 走線寬度計算器。

根據 IPC-2221 規範，厚度 2 oz 銅箔、溫升 10°C 下的最小走線寬度：

• 母線電壓（18V, 33.55A）：內層 52 mm、外層 20 mm。
• 12V 電位（16.78A）：內層 19.1 mm、外層 7.3 mm。
• 5V 電位（12.77A）：內層 13.1 mm、外層 5.0 mm。
• PD 電位（5A）：內層 3.6 mm、外層 1.4 mm。

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。

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。

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。

4. 選擇晶片

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。

• DC-DC 降壓（18V -> 12V -> 5V）：EG Micro EG1162。
  學習影片 MOS管外置同步整流BUCK降压电路PCB设计。

• PD 協議晶片：INJOINIC IP2368_BZ_VGLIP。
  主要是參考了 [开源]PD100瓦2到6串锂电充放电模块 的設計。

5. 繪製原理圖

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。

Excel 參數計算範例

6. 佈局

佈局觀念和細節多，會在其他章節詳述。