物联网无线通信应用的电源模块设计指南

Posted 2022-03-09 成都亿佰特电子科技有限公司

无线通信早已深入人们的生活，设计无线模块的公司也越来越多，从事射频设计的朋友也越来越多，以下是我总结的一些无线模块的电源设计注意事项分享给各位希望对各位读者有所帮助。如果有不同意见或建议的也希望大家通过成都亿佰公司的官网微博及时与我们联系，以便我们及时的更正与修改。

以下的分享主要分为电源的性能指标以及电源电路的PCB布局两个方面。

一、电源模块的性能指标设计

电源模块的主要指标有，负载调整率，电压调整率，纹波等，本文主要从电源的负载调整率，纹波两个方面讨论无线模块的电源指标设计。

1.负载调整率(LOAD REGULATION)

负载调整率即电源负载的变化会引起电源输出的变化,负载增加,输出降低,相反负载减少,输出升高。好的电源负载变化引起的输出变化减到最低,通常指标为3%~5%。  

负载调整率是衡量电源好坏的指标，好的电源输出接负载时电压降小。其负载调整率=(满载时输出电压-半载时输出电压)/额定负载时输出电压。

无线模块的电源设计过程中这一指标也是非常重要的，因为无线模块经常处于接收、发射、休眠等多种模式下其电源所带的负载时常在变化的，因此就要求模块的电源具有良好的电压调整率。除此之外由于无线模块的特性其在开始发射信号的瞬间会需要很大电流，根据不同功率的模块其瞬态发送电流有所不同，因此设计中也应该考虑到这点给无线模块提供足够大的瞬态电流以保证信号发射的完整性与正确性。

2.纹波

简单的讲：纹波就是一个直流电压中的交流成分。直流电压本来应该是一个固定的值，但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得来的，由于滤波不干净，就会有剩余的交流成分，即使是用电池供电也会因负载的波动而产生波纹。事实上，即便是最好的基准电压源器件，其输出电压也是有波纹的。

3.纹波电压的危害：

• 容易在用设备中产生不期望的谐波，而谐波会产生较多的危害，并且在无线模块的通信系统中谐波会给通信的质量等带来不好的影响。

• 纹波较大会降低电源的工作效率，因此也就随之提高了无线模块的整体功耗是的模块在低功耗等应用领域收到局限。

• 较大的纹波易造成浪涌电压或电流，因此容易导致损坏MCU、RF芯片。

• 纹波较大易干扰数字电路的逻辑关系，影响数据的正常传输与模块的正常通信。

• 较大的纹波易带来噪音干扰，使得无线模块在发射与接收时易受到干扰而导致通信失败。

以上介绍了电源指标对模块的影响，以下介绍提升性能的办法对模块的影响。

4.抑制纹波的方法：  

• 在成本、体积允许的情况下，尽可能采用全波或三相全波整流电路。

• 加大滤波电路中电容容量，条件许可时使用效果更好的LC滤波电路。

• 使用效果好的稳压电路，对纹波抑制要求很高的地方使用模拟稳压电源而不使用开关电源。    

• 合理布线。

二、PCB的布局注意事项

除对电源的性能指标进行合理的设计之外，在无线模块的电源设计中我们还应当注意PCB的布局布线技巧以此提升电源的性能以及与射频电路的电磁兼容。

对于射频电路的布局布线技巧再次我就不在讨论了，本文主要针对无线模块中电源这部分进行详细的介绍以及具体的设计案例。

1.PCB布局注意：

• 在射频模块的设计中电源电路应尽量与射频分离，因为电源具有一定的纹波靠的太近易对射频电路产生干扰以及不可预料的影响。

• 电源部分布线需要有足够粗细的电源线还需要有可供电源快速回流的参考地，因为模块瞬时发送电流较大电源的回流也需要足够的快。

• 电源的滤波，在布线是应尽可能的将滤波电容靠近被供电的MCU、射频IC、PA等这样才能让滤波电路发挥更大作用。

以上就是我与大家分享的有关于无线模块中电源部分PCB布局的注意事项了，以下就给大家分享一个使用了良好设计以及布线方法的产品其型号为成都亿佰特公司的E32-DTU-1W，该模块具有良好的射频性能以及电气性能，模块的供电为8-28V模块休眠电流为14mA，接收电流29mA，发射电流684mA@30dBm，由此可以看出该模块中电源具有良好的负载调整率。想了解详细的模块信息请直接访问。