KiCad 制作 3V 双路指示板:分别断开支路,核对每颗 LED 的独立限流

2026-10-30 / 0 评论 / 2 阅读

KiCad 制作 3V 双路指示板:分别断开支路,核对每颗 LED 的独立限流 教程示意图

适用场景

制作小型设备的状态指示板时,常需要让两颗灯共用电源,同时保留各自的电流控制。本文设计一块仅使用 3.0V 直流供电的双路红色发光二极管指示板。每条支路有独立电阻和可拔跳线,能够分别点亮、断开,并通过电压测量推算电流。

这是无源低压实验板,不连接市电、不使用升压模块,也不连接未知设备的供电接口。项目重点是验证两条支路的连接关系,以及每颗发光二极管都具有独立限流路径。

原理

两条支路并联在同一电源上。第一路依次连接电源正端、跳线 JP1、电阻 R1、发光二极管 D1 和地;第二路以 JP2、R2、D2 重复相同连接。跳线只负责串联接通或断开该支路,不能跨接电源与地,也不能跨接电阻两端。

选择两颗适合低电流点亮的普通红色发光二极管,以及两只 1kΩ、四分之一瓦电阻。若某颗管子的实际正向压降约为 1.8V,支路电流估算为电源电压减去正向压降,再除以电阻,即约 1.2mA。实际压降会随器件和电流变化,应以测量为准。

即使把发光二极管近似看作短路,单条支路在 3.0V、1kΩ 条件下也只有约 3mA,电阻耗散约 9mW。这是本设计的保守计算,不能据此允许电源线或焊锡形成绕过电阻的短路。

准备工作

准备 KiCad 9、两颗普通红色直插发光二极管、两只 1kΩ 电阻、两组两针排针及跳线帽、一个两针电源接口、万用表和可调限流直流电源。首次供电设为 3.0V,电流上限设为约 10mA。

先查看实物数据资料,确认发光二极管的阳极、阴极和引脚间距,再选择封装。不要只凭长短脚判断已经剪过引脚的器件。焊接前确保电源输出关闭,接线、移动跳线和返修都必须断电进行。

分步骤操作

第一步:画出两条完整支路

新建工程,在原理图编辑器(Schematic Editor)中放置电源连接器、两个跳线连接器、两只电阻和两颗发光二极管。把电源正端标为 V3,把电源负端标为 GND,并按前述顺序分别连线。

用连接高亮逐路检查:从 V3 出发到 D1 的路径必须经过 JP1 和 R1,第二路同样必须经过 JP2 和 R2。两颗灯不能在电阻后直接并联共用一只电阻。给跳线标注“闭合点亮”,给电源标注“仅 3V 直流”。

第二步:核对编号与封装

运行电气规则检查(Electrical Rules Checker)。如果使用无源电源连接器导致供电网络提示未驱动,应在确认网络正确后使用电源标志表达外部供电,而不是随意关闭所有检查。

逐项核对发光二极管符号的阴极引脚编号与封装阴极焊盘编号。电阻与排针也要检查实物间距,确保选中的封装能够实际安装。原理图看起来方向正确,并不意味着所选封装的编号一定正确。

第三步:布局并生成制造资料

打开电路板编辑器(PCB Editor),使用从原理图更新 PCB(Update PCB from Schematic)导入器件。画一个能容纳器件和清晰文字的小矩形闭合板框,将两条支路左右分开布置。电源接口放在板边,跳线帽周围留出手指操作空间。

本实验可采用 0.5mm 走线,并将线间距设置为不小于 0.25mm,最终仍须满足所选板厂能力。没有铺铜需求时,可以直接布好供电与回路线,减少初学阶段的额外检查。运行设计规则检查(Design Rules Checker),解决短路、未连接和板框问题,再生成并查看 Gerber 与钻孔文件。

第四步:焊接与首次供电

断电焊接电阻、接口和排针,最后按阴极标记安装两颗灯。清理并检查焊点。先取下两个跳线帽,用万用表检查 V3 与 GND 之间是否存在稳定近零电阻;若有,暂停供电并查找连锡。

只装上 JP1,确认电源设置为 3.0V、限流约 10mA,关闭输出接好正负线,再开启输出。预期只有 D1 点亮。关闭输出后取下 JP1、装上 JP2,重新供电,预期只有 D2 点亮。最后断电装上两个跳线帽,再观察两灯同时点亮。

验证方法

保持电压测量档,把表笔并接在 R1 两端测量压降,再用压降除以 1000Ω 得到该路电流。R2 使用同样方法。例如测得 1.1V,对应约 1.1mA;这个数值是计算示例,不是固定验收值。

分别记录单路点亮和双路点亮时的供电电压及电阻压降。在供电稳定时,接通另一条支路不应使原支路电流明显突变。两灯亮度略有差异可能来自器件效率,不能单凭亮度认定电流相同。

常见错误

灯不亮时先核对极性、跳线是否闭合以及焊点连接,再考虑器件损坏。若电源进入限流且输出电压明显下降,应立即关闭输出排查短路。不要将电流档表笔直接跨接电源,也不要拔掉限流电阻来追求更高亮度。检查软件通过只能说明部分连接规则满足要求,不能代替实物测量。

安全与回退

本板只允许安全低压直流实验。任何接线、拔插跳线和焊接都先关闭电源并确认断电。发现异常发热、异味或电源持续限流时,断电取下跳线,按支路检查。修改设计前保留工程副本;如封装或编号有误,应修正工程后重新制板,不用悬空搭线掩盖未经确认的错误。

参考资料与转载说明

本文依据上述公开资料进行中文原创整理,不是逐句翻译,也不替代厂商手册。操作前请核对自己的版本、型号和备份。

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