一、任务介绍

本项目设计多路电源分配模块，面向机器人、仪器设备、多模块嵌入式系统供电。单路直流电源输入，生成多路受控电源输出，每一路支持独立开关通断控制、输出状态 LED 指示，输入端实现反接、浪涌防护，预留电压测试点，大电流路径做载流设计，可给不同电压等级外设（3.3V、1.8V、1.2V、5V）供电，解决多外设系统供电混乱、无法单独关闭某一路外设电源、故障无法直观识别的问题。

二、设计方案介绍

本多路电源分配模块面向机器人、测试仪器以及多模块嵌入式系统供电场景，实现单路直流输入，多路独立可控电源输出。模块整体由输入保护单元、主降压单元、多路次级降压单元、独立控制单元、状态指示单元以及对外输出接口六大部分组成。

外部直流 12‑38V 电源接入模块后，首先进入输入保护单元。该单元由PMOS管构成防反接电路，当电源正负极接反时阻断电流，保护后端全部电路不受损坏。

经过保护处理后的电压送入主同步 Buck 降压电路，将 12‑38V 输入电压转换得到稳定 5V 主电源。该 5V 电源分为两路，一路直接作为第一路受控输出；另一路作为后级三路降压芯片的供电电源，为 3.3V、1.8V、1.2V 输出通道提供输入。

每一路输出通道都配置独立的 LED 状态指示电路，LED 串联限流电阻接至输出端。当通道开启并正常输出电压时，LED 点亮；通道关闭或者输出异常时，LED 熄灭，可直观肉眼判断每一路电源通道工作状态。每一路输出位置预留电压测试点，调试时可以直接用万用表探针测量输出电压，方便故障排查。

电源性能

三、模块与核心芯片选型介绍

（一）模块介绍

1.主降压模块

2.次级降压模块

三个次级电压均采样相同的模块设计，可通过修改R3和R7的关系实现不同电压的输出

3.拨码开关

通过控制芯片使能引脚EN的高低电平，来控制是否输出

（二）芯片选型

1.高压侧芯片（SGM6232YPS8G/TR）

为满足高压输入、高效率、高稳定性的设计要求，本项目对比 LM2596、SGM6232 以及 TI 的 TPS5430 三款 DC‑DC 降压芯片，最终选择 SGM6232，相比其他芯片优势如下：

转换效率
SGM6232 开关频率高，能量损耗小，转换效率高，可使用小感值电感，本设计仅需 6.8μH。LM2596 开关频率低，必须使用 47μH~68μH 大电感；大感值电感饱和电流有限，只能选用大体积器件，即便搭配大容量滤波电容，输出纹波依旧较高，容易影响后级电路。SGM6232 最大输出电流 2A，电流能力满足项目使用需求。

输出稳定性
SGM6232 稳压环路性能优秀，输出电压稳定。LM2596、TPS5430 虽同样具备稳压能力，但 SGM6232 在高压输入条件下抗扰动能力更强，动态响应更好，更适合本多路电源模块。

2.低压侧芯片（SY8089A1AAC）

低压侧供电主流方案主要分为 LDO 线性稳压与高频 DC-DC 降压两种。本项目选用矽力杰 SY8089A1AAC低压降压芯片，其最大输入电压 5.5V、输出电流可达 2A。相较于常用的 LDO 芯片（AMS1117），该芯片综合性能更优，具体优势如下：

输出电流更大
AMS1117 最大输出电流仅 1A，供电能力有限。而 SY8089A1AAC 可提供 2A 持续输出电流，能够满足本项目多路外设同时供电的大电流需求，负载能力更强。

转换效率更高
AMS1117 为线性稳压结构，通过发热消耗多余压差能量，工作效率低、发热严重。SY8089A1AAC 为开关降压架构，工作效率可达 90% 以上，能量损耗小、发热量低，有效提升系统稳定性与续航能力。

压差性能优异
SY8089A1AAC 具备极低的工作压差，适合低压、电池供电场景。而 AMS1117 所需压差较大，低压工况下容易出现稳压失效，无法适配电池供电应用。

保护机制完善
AMS1117 几乎无内置保护功能，后级短路时芯片易击穿，会导致输入电压直接串入输出，烧毁后端外设。同时不具备过流、过温保护。SY8089A1AAC 集成过流、过温多重保护，故障时可自动切断输出，避免后级器件损坏，大幅提升模块供电安全性与可靠性。

DigiKey 链接：https://www.digikey.cn/short/mc4p01w0

四、模块管脚定义

五、原理图和PCB

原理图

PCB

3D

六、后期优化与心得

本次多路电源分配模块完成了从需求分析、芯片选型、原理图绘制到 PCB 规划完整的电源模块设计流程。

1. 在方案选型时，优先选用带 EN 使能引脚的同步 Buck 芯片，直接使用拨码开关实现通道通断，省去额外 MOS 开关芯片，简化外围电路；
2. PCB 布局中，开关电源功率环路需要尽量小，功率走线需要根据电流加宽，否则大电流时铜箔发热，电压压降大；铺铜处理好地平面，可以有效降低开关电源噪声；
3. 增加电压测试点、状态 LED，对后期调试非常友好，不用反复测量排针，肉眼即可判断每一路电源是否正常工作；
4. 改进意见：后续可以在5V输出增加控制开关，单独控制5V的输出不影响，其他的输出，同时可以增加不同故障的指示，方便故障排查。