目录
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一、选型
1.电源芯片选型
2.输入电容选型
3.电感选型
4.续流二极管的选取
1. 反向耐压 VRRM
2. 电流定额
3. 正向压降 VF —— 决定效率和温升
4. 反向恢复时间 trr —— 决定开关损耗和 EMI
5. 结电容和封装
5.输出电容的选取
二、电路设计
三、PCB绘制要求
1. 功率回路最小化（最重要）
2. 接地设计
3. 开关节点（SW）处理
4. 散热设计
5. 电流能力：线宽和铜厚
6. 反馈和敏感信号
7. 结构相关
四、总结
前言
上文说到，在确定了负载需求和电源的拓扑结构后，下面就是电源模块关键元器件的选型。说到选型，我觉得没有哪些理论比直接给案例来的更生动了，下面我就设想一个例子，把电源模块的思考选型过程展现出来，在以后设计其他电源模块时，参照此过程即可。
一、选型
假设现在有一个负载需要供电，其参数为：
输入电压、电流：17V，4A
额定电压：5V
额定电流：3A,
峰值电流：4A，
输出纹波：小于50mV
负载类型：容性
环境温度：25摄氏度
1.电源芯片选型
电源芯片的选型我一般的途径是，一是直接根据需求在立创商城上筛选合适的芯片，二是参考量产项目里常见、供应链稳定的方案；，三是直接问AI对应的方案。
需求是17V降到5V,峰值电流4A,因为电流和压差比较大，所以我们选择BUCK拓扑，
芯片的输入电压范围要包含17V,芯片的输出电流要大于4A，
BUCK芯片又分为内置开关管芯片和外置开关管芯片，两者没有绝对的优劣势，内置开关管的芯片输出电流通常较低（<5A）,但外围电路设计简便，但其散热性能不理想，开关管一旦损坏，只能更换整个芯片。外置开关管的芯片输出电流可以做的很大（10A以上），散热也可以，而且维修成本低，但外围电路设计复杂，占用PCB面积也比较大。
综上，我们选择内置开关管的芯片。
BUCK芯片又分为同步整流芯片和异步整流芯片，异步整流的下管是一个续流二极管（或肖特基二极管），当上管关断时，电感电流通过二极管续流。同步整流的下管是一个MOSFET，由控制器驱动，在上管关断时导通，替代二极管续流。异步整流控制简单，成本较低，适用于对成本比较敏感的场合，因为续流二极管的导通压降，所以在大电流时，损耗比较高。同步整流外围电流设计复杂，成本比较高，其导通电阻比较少，在大电流情况下损耗也比较低。
本例为把续流二极管选型讲透而采用异步方案；若做真实 4A 产品，应优先同步评估同步整流的效率与温升收益。
把上述条件在立创商城进行筛选，得出TPS5450DDAR这款芯片。
2.输入电容选型
输入电容的核心作用是储能、滤波和去耦——防止负载需要大电流时外部电源来不及供电导致输入电压跌落，同时为芯片就近提供瞬态电流。选型时需重点关注以下几个方面：
耐压：电容的额定电压，一般选取输入电压的1.3~1.5倍耐压。原因是DC-DC电源启动电流大，易产生二次冲击电压损坏器件。
容值：容值一般没有固定计算公式，以芯片厂商数据手册的推荐值为准，先设定一个目标的输入电压纹波值，一般取输入电压的1%-5%左右，为方便计算，此处取400mV,
这是输入纹波电流的计算公式，这个公式是需要把确定的容值带入公式的，手册给出推荐容值4.7uF,那我们就以此值为例，ESR_MAX取50MΩ，算得纹波电压为281mV,符合我们的要求，
封装：电容的封装封装不是"选最小的就行"，而是在有效容量（DC bias）、ESL、机械可靠性、工艺成本之间取平衡——电源类电容宁可大一号保容量和寿命，信号去耦电容则小一点拿低 ESL。
在立创上找出符合描述的电容，如上图所示。
3.电感选型
电感的选型也分几个步骤，从感值、饱和电流、温升电流、磁芯材料、封装等方面确定一个合适的电感型号。
感值的计算：TPS5450芯片手册给出的公式是
其中Kind取0.2-0.3，最终算得最小电感值在8.8UH左右，所以我们取10UH或15UH,大电感带来的是更低的纹波电流，更慢的温升，但也带来了更大的占板面积，更慢的速度响应，需要在这些条件中做一些取舍。
在此，我们选取15UH，
饱和电流：电感的饱和电流要高于负载最大的输出电流，芯片的数据手册中描述了电感的等效电流的计算方式，但一般我们直接用最大输出电流来作为饱和电流选取的参考，所以此案例饱和电流要大于4A.
DCR:此参数为电感的直流导通电阻，根据欧姆定律可估算出在最大负载电流下，电感上面所产生的压降。此参数越小越好。
温升电流：温升电流必须大于最大输出电流
封装与磁芯材料：
屏蔽（Shielded）电感 EMI 小，非屏蔽便宜但干扰大——电源模块内部空间紧凑，优先选屏蔽/一体成型
尺寸在允许范围内尽量选大的（同感值下 DCR 和 Isat 更好）
注意自谐振频率 SRF 应远高于开关频率（一般 > 10×f_sw）
综上，感值选取15UH,饱和电流大于4A,温升电流大于4A，屏蔽一体成型电感。
在立创商城上，我们找到了这个型号的电感。
4.续流二极管的选取
1. 反向耐压 VRRM
这是第一硬指标，错了直接炸管。
Buck 电路中二极管承受的最大反向电压 = 输入电压：
VRRM≥Vin(max)×1.5
例：输入 24V（最大 28V）→ 至少选 40V（1.43 倍），最好 60V。 Boost 电路更高，承受输出电压：VRRM≥Vout×1.2∼1.5
2. 电流定额
二极管有两个电流参数，都要看：
| 参数 | 含义 | 选取规则 |
|---|
| IF(AV) | 平均正向电流 | Buck 中 ≈ (1-D)×Iout，最坏是占空比最小时，一般 IF(AV) ≥ Iout 即可 |
| IFSM / IFSM surge | 浪涌电流 | 上电冲击、短路时靠它，按冲击波形和时间查厂家曲线 |
经验规则：IF(AV) ≥ 1.2~1.5 × 最大输出电流（考虑高温降额）。
⚠️ 二极管电流是按特定散热条件标定的（如"引线温度 75℃"），模块内密闭无风、靠 PCB 散热时，要再打 7~8 折。
3. 正向压降 VF —— 决定效率和温升
PD=VF×Iavg+开关损耗
续流管导通时几乎全程流过电感电流，损耗占比大。压降每降 0.1V，效率提升很明显（3A 时少损耗 0.3W）。
肖特基二极管：VF 0.3~0.5V，低压首选（≤100V 应用）
快恢复二极管（FRD）：VF 0.8~1.2V，只用于高压场合（>150V）
别只看 25℃ 的 VF：肖特基高温 VF 会上升（125℃ 时 +0.1~0.15V），且反向漏电流随温度指数增长（100℃ 时可能是 25℃ 的 10~50 倍）——高温漏电大会造成热失控，尤其在 Boost 高压输出场合。
4. 反向恢复时间 trr —— 决定开关损耗和 EMI
续流二极管从导通切换到关断时，要清除存储的少数载流子，产生反向恢复电流：
普通整流管（trr > 500ns）：开关频率 >20kHz 就严重发热，禁止用在开关电源
快恢复二极管（trr 50~200ns）：用于 100V 以上场合
肖特基（理论上无反向恢复，只有结电容效应）：低压开关电源首选
开关频率越高，trr 影响越大。500kHz 的 Buck 若用慢管，开关损耗轻松超过导通损耗。
注意：肖特基的"结电容"在高压下也会造成损耗，所以100V 以上肖特基优势消失，换超快恢复二极管（如 UF 系列、MURS 系列）。
5. 结电容和封装
结电容 CJ：影响开关损耗和振铃。同样 40V/3A 肖特基，不同厂家 CJ 可能差 2~3 倍
封装热阻 RθJA / RθJC：SMA/SMB/SMC 封装的热阻差别大，SMC 散热能力约为 SMA 的 2 倍。3A 以上建议用带铜夹片或底部散热焊盘的封装（如 PowerDI、DFN）
模块应用：优先选贴片封装，便于回流焊；确认封装占板面积和高度是否符合模块结构
据上述我们的二极管选VRRM>31*1.5, IF>4*1.2, 选用肖特基二极管，
5.输出电容的选取
基本参考输入电容的选取方式，只不过耐压值和容值可能会有些变化，在这就直接参考手册推荐电容值了，选取330UF和0.01uF并联的方式。
二、电路设计
其中输出电压的是由两个反馈电阻来确定的，我们需要5V,则根据公式
取VOUT为5V,R1为10K，则R2为3.16K.
按照上述选型并参照上述设计设计出自己的电源模块出来。
三、PCB绘制要求
电源模块 PCB 布局的核心就一句话：让大电流环路最小、让敏感信号远离干扰、让热量走得出去。具体要求按优先级列：
1. 功率回路最小化（最重要）
开关电源有两个关键环路：
| 环路 | 路径 | 要求 |
|---|
| 热回路（hot loop） | 输入电容 → 上管 → 续流管 → 输入电容 | di/dt 极大，必须最小面积 |
| 输出回路 | 电感 → 输出电容 → 地 | di/dt 小些，但也要紧凑 |
具体做法：
输入陶瓷电容（100nF~10µF）紧贴芯片的 VIN 和 GND 引脚，这是去耦第一优先级
大容量电解/钽电容可稍远，但热回路里的高频陶瓷电容必须在 1~2mm 内
输入电容的接地端直接打到功率地平面，不要绕线
续流二极管紧贴 SW 节点和地，形成紧凑换流回路
热回路每增大 1cm²，开关振铃和 EMI 辐射明显上升，甚至可能误触发芯片。
2. 接地设计
功率地（PGND）：承载大电流，走线短而粗（≥1mm/1A），用完整平面更好
模拟地（AGND）：反馈分压、使能、软启动等信号的地，单独接回芯片 AGND 引脚
PGND 和 AGND单点连接（通常在芯片内部已连接，外部只通过芯片汇接）
反馈分压电阻紧靠芯片 FB 引脚，分压地直接接 AGND，不要接输出端大电流地（避免负载调整率误差）
3. 开关节点（SW）处理
SW 节点是 dv/dt 最高的地方（几 ns 内跳变几十伏），是 EMI 和干扰的源头：
SW 铜皮够用即可，不要大面积铺（大铜皮 = 大天线）
SW 节点远离反馈走线、使能、晶振、MCU 等敏感信号，间距 ≥ 3~5mm
禁止在 SW 节点下方走任何信号线（多层板），其正下方层保持完整地平面隔离
电感到 SW 节点的连线短而粗，但电感本体可适当远离芯片（电感本身是屏蔽的）
4. 散热设计
芯片散热焊盘（EPAD）必须打多个过孔到背面地平面，阵列式 4~9 个 Ø0.3mm 过孔，用于热传导
续流二极管、电感也是热源，预留铜皮散热面积：
二极管正极铜皮 ≥ 200mm²（自然对流约 1W 散热）
或按热阻估算：Tj=Ta+P×RθJA
多层板的内层地平面完整不分割，兼作散热层
模块如果有外壳/底板，用导热垫或导热胶接触主要发热器件
5. 电流能力：线宽和铜厚
经验值（1oz 铜，温升 10℃）：
| 电流 | 外层线宽 | 内层线宽 |
|---|
| 1A | 0.5~0.8mm | 1.2mm |
| 3A | 2.0mm | 3.5mm |
| 5A | 4.0mm | 6.5mm |
大电流路径优先用平面而非走线（顶层铺铜 + 过孔阵列到底层平面）
过孔载流：Ø0.3mm 过孔约 1~1.5A，大电流换层用 3~5 个过孔并联
电流路径过孔会引起电压降和发热，避免"一串过孔传大电流"
6. 反馈和敏感信号
FB 分压电阻上阻靠近输出端取样（Kelvin 取样，避开电感后大电流路径的压降），下阻靠近芯片
FB 走线尽量短，不穿过 SW 节点或电感下方
补偿网络（COMP）元件紧贴芯片对应引脚
使能、软启动、PGOOD 等走线远离 SW 节点
需要的话 FB 走线用地线包夹（guard trace）
7. 结构相关
板边 5mm 内不走大电流路径？——不是硬性规定，但靠近安装孔、连接器的器件要考虑板弯应力（MLCC 裂纹风险，选软端头）
电解电容远离发热器件（寿命对温度极敏感，温度每升 10℃ 寿命减半）
留出测试点：VIN、VOUT、SW、FB、GND
丝印标注极性、位号、版本号
四、总结
这篇只解决“选型”。下一步我不急着写长文，先做一轮问题征集：你把手头电源的输入电压、输出电压/电流、纹波要求、板子空间、成本限制发我，我挑 3 个最典型的，在下一篇公开算一遍选型过程。联系方式在评论区置顶，也欢迎直接私信。
本人是一名工作6年的硬件工程师，做过消费电子类的产品、军工类、工控类的产品、现在在做机器人有关的硬件工程师，想业余时间写点文章把自己的硬件经验分享给大家，毕竟自己就是这么一步一步踩坑过来的，如果觉得文章不错，可以转发评论，这将是我最大的鼓励。
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