KiCad 层次原理图的使用方法

在很多项目实践中，一张A3或者A4大小的图纸并不能承载全部的项目电路原理图。如果强行把所有的电路原理图画在一张纸上，查阅起来会非常困难。这种情况下我们往往需要依功能组别划分，将整个项目的电路原理图拆解成几页独立而又互相关联的原理图，如《电源电路》、《控制电路》、《外设电路》、《显示电路》等。在KiCad中，可以使用层次原理图功能实现对电路原理图的拆解。

本篇教程将以锂电池充电电路为例，介绍层次原理图的使用方法，以及全局标签、网络标签、层次标签的使用。

配合食用效果更佳：KiCad层次原理图修改图页编号的方法

本教程中，要设计一个USB接口的锂电池充电电路，并以锂电池为能源，实现3.3V的直流输出。

首先打开KiCad，选择新建项目，建立项目文件如图所示：

在项目文件中打开Eeschema原理图编辑器。在原理图编辑器中，我们将把项目的电路原理图分成两个部分：

1. 锂电池充电电路
2. 3.3V低压差线性稳压器电路

锂电池充电电路

点击右侧工具栏中的 创建层次图页 按钮 ，光标变为铅笔形状。在原理图页上单击鼠标左键，拉成一个矩形后再次点击鼠标左键，建立一个层次图页。在跳出的 原理图页属性 窗口中，修改文件名称为Li-Po Charger.sch, 修改图页名称为Li-Po Charger，如图所示：

按下键盘Escape键后把光标移至层次原理图上，点击鼠标右键进入分页。在Li-Po Charger原理图中，构造电路原理图如图所示：

左侧的USB_B_Micro是一个USB连接器，用了一个TVS二极管进行ESD保护。中间的TP4056是中国集成电路厂家南京拓品微电子出品的锂电池线性充电IC，使用了一个红色LED和绿色LED进行充电状态的指示。最右侧是锂电池连接器。

以上已经完成了锂电池充电电路的部分。但我们想把锂电池作为电源，完成3.3V和5V的直流输出。

在右侧工具栏中点按 放置一个层次标签 按钮。在弹出的 原理图层次标签属性 窗口中输入如下参数：

放置标签在锂电池VBAT旁边并完成连接。同样放置另外一个GND层次标签，放置在锂电池GND旁边并完成连接，如图所示：

点击鼠标右键 离开分页 。回到主原理图页后在Li-Po Charger原理图页上点击鼠标右键，选择 导入图页连接，直到放置完所有的图页连接，放置图页连接如图所示：

在右侧工具栏中点按 放置全局标签 按钮。在弹出的 全局标签属性 窗口中输入如下参数：

放置全局标签在层次标签旁，完成连接，如图所示：

在Li-Po Charger原理图中VBAT和GND属于电路输出，会提供给3.3V低压差线性稳压器电路以及5V直流直流转换器。

3.3V低压差线性稳压器电路

点击右侧工具栏中的 创建层次图页 按钮 ，光标变为铅笔形状。在原理图页上单击鼠标左键，拉成一个矩形后再次点击鼠标左键，建立一个层次图页。在跳出的 原理图页属性 窗口中，修改文件名称为3.3V LDO.sch, 修改图页名称为3.3V LDO，如图所示：

按下键盘Escape键后把光标移至层次原理图上，点击鼠标右键进入分页。在3.3V LDO原理图中，构造电路原理图如图所示：

使用的TLV75533是德州仪器出品的一款LDO芯片。注意，左侧的VBAT和GND层次标签是Input类型，右侧的3.3V层次标签是Output类型。

点击鼠标右键 离开分页 。回到主原理图页后在3.3V LDO原理图页上点击鼠标右键，选择 导入图页连接，直到放置完所有的图页连接。再放置全局标签，连接如图所示：

注意，左侧的VBAT和GND全局标签是Input类型，右侧的3.3V全局标签是Output类型。

最后在主原理图上添加3.3V输出的连接器，如图所示：

注意，3.3V Connector中的3.3V和GND全局标签都为Input类型。

点击上方 批注原理图 按钮，对原理图进行批注。KiCad会将所有的层次分页一次性全部批注。不同原理图上不会出现同样的参考编号。

网络标签、全局标签和层次标签

网络标签只在当前的层次标签中有效，不区分“输入”或“输出”的类型。具有同样网络标签的网络会被视为具有同样的电气连接。

全局标签在所有的层次分页中都有效，虽然有“输入”、“输出”或“双向”等类型，但仅仅用来示意。具有同样名称的全局标签，不论是何类型，都视为同一电气连接。

层次标签是层次分页与其他层次分页的接口。在层次分页中建立层次标签后，要在外部将全局标签或者连线连接到该层次标签以建立电气连接。

为什么不建议全部使用全局标签？

因为电路的可读性会变得非常差。