车赛的硬件设计是很有灵性，并且成体系的东西，才不用像老师讲课那样子一个知识点一个知识点去抠。我当时学这些东西就是像背乘法口诀那样子的，所以即使现在回想起当时学长们让我们去学芯片的日子，那种头秃的感觉还是挥之不去的阴影。

邦哥：btn7960是一个集成了一片NMOS与一片PMOS和相应mos驱动以及死区控制电路的半桥驱动器，他能最大支持超过40A的电流输出，并且在片内集成了配套的过热，过流，过、欠压保护电路，可以实现在故障状态下的锁死与关机保护········

我们: wocao这是啥，看着好厉害，wocao这又是啥，啥叫PMOS？啥又是半桥？妈妈我要回家啊啊啊啊啊

························不正常的分割线·······················

1.1.1：我们都要给谁供电？

提前说一句，文章标题所说的“线性电源供电方案”指的并不是整车所有外设都用线性电源，而指的是智能车系统中的线性电源部分，只有配合好线性电源与开关电源，才能设计出稳定合理的电源方案。

要设计车的供电系统，最重要的问题就是要先明确我们的电源系统都要给谁去供电。以我们的小粉红为例，再看一眼车模的照片：

让我们从头到脚数一下要用电的东西:

1：主控核心板：3.3V或5V

2：无线串口：3.3V

3：TFT彩屏：3.3V

4：运算放大器：3.3V^[1]

5：磁性霍尔开关、与非门：3.3V

6：编码器：5V

7：角度传感器：3.3V

可以简单的归纳一下，车模的一些基础的外设供电需要最少一路3.3v的电压与一路5v的电压

等等······是不是忘记了些什么？

舵机：喵喵喵？

电机驱动：喵喵喵？

其实并不是忘记了，我们没有把他们数进去其实是有原因的，在这里大家不妨想一下，我以上所说的这些外围器件与刚刚没被加入的舵机与电机驱动有什么区别呢？

答案应该很容易想到：他们的功率不同。

在讲解为何高功率外设不能使用线性电源之前，先补充两个硬件的基础知识

线性电源输出电压一般不可调（也有可调的型号如AMS1117-ADJ），输出精度高，纹波小，不易受干扰，对电路布局要求低，EMI小，但不耐脉冲，输出电流小，效率低，电流输出稍大或承受反压情况下会疯狂发热、失效甚至直接击穿。

一般的开关电源输出精度较低，纹波大，对电路布局要求高，但输出功率高，输出电流大，可以通过反馈电阻的设置来调节电压，使用较为灵活。

对于电机驱动与舵机来说，它们在智能车的硬件系统中属于高功率外设，以越野组常见的SD-5舵机为例，舵机在动作时瞬时输出功率可以达到15W，电流超过2A，如果供电芯片选用了最大输出电流都不到1A的线性电源，首先舵机肯定是不能正常工作的，其次用于给舵机供电的LDO会严重发热，可能一会儿就会烧毁。

对于这一类器件，我们应该使用开关电源给他们供电，我会在下一篇文章中对开关电源的设计进行一个讲解。

而对于我们前文中提到的那几种数字器件，他们的功率并不高，同时它们对电压的精确程度（纹波）要求较高，如果能将我们供电系统输出的电压值准确的落在他们的工作电压上，这将会是最理想的情况。

从上文中补充的知识点来看，低压差线性稳压器，也就是我所说的线性电源才是对这些外设供电的最佳方案

开关电源：( ꈨຶꎁꈨຶ ) 全都是泡沫~

···························跑题了跑题了···················

书归正传，现在我们已经有了一个初步的目标：设计一个可以输出3.3v与5v的线性电源供电方案。

粗看之下，有三种很容易想到的方案，但哪一种更好呢？

方案一：两个LDO串联，在两个ldo的输出端分别引出电压。

方案二：两条支路，分别引出。

方案三：两条支路，5V的直接引出，3.3V的经过一个5V的ldo将7.4V转换成5V后再转换为3.3V输出

这三个电路的区别主要在于3.3V这一路的设计，而3.3V供电是整个系统中极为重要的一个部分，为了区分孰优孰劣，先让我们再补充一点典型LDO 供电电路中能量近似计算的知识。

当我们需要一个3.3V，800mA的输出时，以7.4V电池电压输入为例，因为LDO没有变流作用，也没有电容电感等储能元件，故按照串联支路电流相等的原则输入也要最少800mA，但对比输入输出之间的功率差会发现，在这个情况下会有至少0.8*（7.4-3.3）=3.28W的功率以热量的形式耗散。

^[2]

ldo内部等效电路，VT是一个调整管，可以看作是个可调电阻。

基于这个知识点，我们再回头来看这三种方案。

方案一：负责3.3V输出的LDO与需要5V供电的外设共同与5V输出的LDO相串联，过重的负载会导致前级（LDO-5v）需要输出的电流大，这会导致它的性能下降，并且严重发热，长时间工作下会变得不稳定。并且由于是串联关系，任何一个芯片出问题都会导致整个系统的损坏。

方案二：负责输出3.3V的LDO与前级压差过大，导致大部分能量都以热能形式在一颗LDO上耗散，不仅效率低，并且发热点集中，不利于散热。

方案三，通过在3.3v输出支路加入了一个5V的ldo进行缓冲，分散了发热源，减轻了后级压力，并且不受另一支路的影响。

很明显，第三种方案虽然也有缺点，比如没有解决效率低下这个问题，但仍是三种方案中的最优解。

所以我们的电路方案就变成了这样子：

电容起到滤波的作用，你都来做车赛了，这点知识肯定是知道的对不对？

画在整体板的原理图上，它就是这样子的：

全文完，下期预告：开关电源设计

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by：QL_Lab