PCB设计教程【大师篇】——STM32开发板原理图设计（电源部分）

前言

本教程基于B站Expert电子实验室的PCB设计教学的整理，为个人学习记录，旨在帮助PCB设计新手入门。所有内容仅作学习交流使用，无任何商业目的。若涉及侵权，请随时联系，将会立即处理

目录

前言

1. 工程创建与前期设置

2. 电源模块设计

输入接口与防反接保护

DC-DC 降压与电源合路

LDO 降压与指示灯

3. 操作要点与资源分享

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1. 工程创建与前期设置

• 新建工程：打开立创 EDA 专业版（建议使用最新版本，示例为 V2.2.25），点击「文件 - 新建工程」，命名为 “STM32 电赛单片机开发版” 并保存，系统自动生成包含原理图（SCH）和 PCB 的工程文件。
• 多图页管理：因原理图较复杂，新建 3 个图页并命名为 “主控”“电源”“接口”，分别对应单片机最小系统、电源电路和外围接口，便于模块化设计。
• DRC 设置：进入「设计 - 设计规则」，取消勾选 “元件属性需与供应商编号匹配”（避免非必要报错，适用于手工焊接场景）。

2. 电源模块设计

输入接口与防反接保护

• 三接口输入：
  • Type-C 接口：使用 16pin 元件，电源引脚（VBUS）接 5V，地线（GND）接地，CC 引脚通过 5.1kΩ 电阻下拉以确保输出 5V，数据引脚（DP/DN）对称连接实现正反插兼容。
  • 螺钉式接线端子 / DC 接口：均输入 12V，正极并联后通过肖特基二极管 SS54（防反接，导通压降小、额定电流 5A）连接后续电路。

DC-DC 降压与电源合路

• 12V 转 5V：采用 TI 的 TPS5450 芯片，参考数据手册设计外围电路：
  • 输入滤波：并联铝电解电容（耐压≥16V）和 100nF 陶瓷电容，大电容靠近电源输入端，小电容靠近芯片。
  • 反馈采样：通过电阻分压网络（R1=10kΩ，R2≈3.16kΩ）设置输出 5V，反馈引脚（FB）连接芯片的 VSENS 端。
  • 输出滤波：并联 330μF 电容和 100nF 陶瓷电容，确保电压稳定。
• 电源合路：将 Type-C 的 5V 与 DC-DC 输出的 5V 通过短接标识符连接（避免直接短接报错），串联开关（六引脚选择一组使用）和保险丝（根据负载功率选择额定电流），输出端标记 “VCC 正 5V”。

LDO 降压与指示灯

• 5V 转 3.3V：使用 AMS1117-3.3 芯片，输入接 5V，输出接 3.3V，两端并联 10μF 和 100nF 陶瓷电容滤波，输出标记 “VCC 正 3.3V”。
• 电源指示灯：
  • 5V 电路：串联 5kΩ 限流电阻和 0603 封装 LED。
  • 3.3V 电路：串联 2kΩ 限流电阻和 0603 封装 LED，直观显示电源通断状态。

3. 操作要点与资源分享

• 快捷键与库管理：若快捷键异常，可在设置中切换为 “立创 EDA 标准版” 配置；若库中缺少元件，可直接使用分享的工程文件复制已绘元件（包含 STM32 开发版完整原理图）。
• 模块化绘图技巧：按功能分区布局（如电源模块集中在一侧），导线尽量对称整齐，使用网络标签标识同名节点，确保原理图清晰易读。

通过以上步骤，可完成 STM32 开发版原理图的结构化设计，后续可基于此进行 PCB 布局布线及打板验证。