PCB 微控制器电源设计概述

要点一：选对电源方案，平衡纹波与效率

• LDO 适合低纹波场景：如模拟信号采集、高频通信的 MCU（如 STM32H7），LDO 输出纹波小（优质 LDO≤15mV，如 TI TPS799），不会干扰 MCU 的敏感电路（如 ADC、射频模块），但效率低（输入输出压差大时效率≤50%），适合小电流（≤500mA）。某温度采集 MCU PCB 用 LDO 供电，ADC 采集误差从 ±0.5% 降至 ±0.1%，若换 DC-DC，纹波会导致误差扩大至 ±2%；
• DC-DC 适合高效率场景：如电池供电、大电流的 MCU（如 STM32F4，电流≥1A），DC-DC 效率高（≥85%，如 TI TPS5430），能延长电池续航，但纹波大（通常 50-100mV），需加额外滤波电路。某无线传感器 MCU PCB 用 DC-DC 供电，效率从 LDO 的 40% 提升至 88%，电池续航从 2 个月延长至 5 个月，配合两级滤波后纹波降至 20mV，不影响 MCU 工作。

要点二：控制电源纹波，滤除高频与低频噪声

• 输入滤波：在电源入口（如 DC 插座、电池接口）加 10-100μF 钽电容（滤低频噪声）+0.1μF MLCC 电容（滤高频噪声），电容要靠近电源入口，接地线短（≤1cm），避免噪声进入后续电路。某 MCU PCB 未加输入滤波，电池供电时纹波达 150mV，加滤波后降至 30mV；
• 输出滤波：LDO/DC-DC 的输出端加 22μF 钽电容 + 0.1μF MLCC 电容，且电容要靠近输出引脚，若 MCU 对纹波要求极高（如射频 MCU），可再加一个 10μH 电感，组成 LC 滤波电路（截止频率≤10kHz），纹波可进一步降至 5mV 以下。某蓝牙 MCU PCB，输出端加 LC 滤波后，射频信号的杂波抑制率从 30dB 提升至 50dB，通信距离延长 20%；
• 避免电源线路 “共享”：MCU 的电源线路与功率元件（如电机、LED 驱动）的电源线路分开，不共用同一导线，防止功率元件的大电流导致 MCU 电源压降。某电机控制 MCU PCB，曾共用电源线路，电机启动时 MCU 电源压降达 0.5V，单独布线后压降降至 0.1V，MCU 不再复位。

要点三：去耦电容 “紧贴引脚”，给 MCU “就近补能”

• 去耦电容的 “数量与容量”：MCU 的每个电源引脚（如 VDD、VDDIO）旁都要放 1 个 0.1μF MLCC 电容（高频去耦），若 MCU 有多个电源引脚（如 STM32H7 有 VDD、VDD1、VDD2），每个引脚都需单独配置；PCB 上还需加 1 个 10-22μF 钽电容（低频去耦），放在 MCU 附近（≤3cm），应对长时间的瞬时电流需求；
• 去耦电容的 “布局关键”：必须 “紧贴 MCU 电源引脚”，电容的一端连 MCU 电源引脚，另一端通过最短路径（≤0.5cm）连到 MCU 接地引脚或接地平面，避免导线的电感导致去耦失效。某 MCU PCB 将去耦电容放在离电源引脚 5cm 处，唤醒时电压塌陷达 0.3V，紧贴引脚后塌陷降至 0.05V，MCU 工作稳定；
• 去耦电容的 “材质选择”：MLCC 电容选 X7R 材质（温度稳定性好，容量偏差 ±15%），避免用 Y5V 材质（容量偏差 ±20%，温度变化大时容量骤降），钽电容选 AVX 或 KEMET 等品牌，避免劣质电容漏电导致电源异常。