如何通過幾個簡單的步驟對開關模式電源關鍵參數(shù)進行“紙張設計”

如今的系統(tǒng)板具有越來越多的電源軌和電源。由于解決方案的尺寸，效率，散熱和瞬態(tài)性能對于先進的電源解決方案都至關重要，因此針對特定應用設計定制的板載電源解決方案更為高效且經(jīng)濟高效，而不是使用商用電源磚。對于系統(tǒng)工程師來說，設計和優(yōu)化開關模式電源正在成為一項更常見和必要的任務。不幸的是，這項任務通常耗費時間并且技術上具有挑戰(zhàn)性。

為了簡化設計任務并提高設計質量和生產(chǎn)率，LTpowerCAD TM 計劃是由電力開發(fā)的凌力爾特公司的應用專家作為電源設計和優(yōu)化工具。

“紙張設計”可能很難耗費時間

為了設計和優(yōu)化板載電源，傳統(tǒng)的“紙張設計”方法既困難又耗時。在定義電源規(guī)范后，工程師首先需要選擇轉換器拓撲結構，例如用于降壓的降壓轉換器或用于升壓應用的升壓轉換器。接下來，工程師需要根據(jù)過去的經(jīng)驗或網(wǎng)絡搜索工具選擇電源管理IC。之后，工程師需要根據(jù)他/她自己的知識或供應商的數(shù)據(jù)表方程計算功率分量值。然后是數(shù)千個器件中的功率元件選擇，例如電感器電容器和MOSFET。下一步是估算供應效率和功率損耗，同時確保元件熱應力可接受。

這不是故事的結尾 - 環(huán)路補償設計是另一項具有挑戰(zhàn)性的任務，因為它需要復雜的電路建模和IC數(shù)據(jù)表之外的參數(shù)值。最后，繪制原理圖并將原型PCB板送出制造?，F(xiàn)在是工程師給電路板加電以確保沒有振蕩輸出或過熱的時候了。對于缺乏經(jīng)驗的電源設計人員而言，這種設計過程具有挑戰(zhàn)性。即使對于經(jīng)驗豐富的電力設計人員來說，傳統(tǒng)的“紙張設計”方法和試錯法也是耗時且困難的，而且也是不準確的，缺乏最佳結果。這可能需要數(shù)小時，數(shù)天甚至更長時間。

LTpowerCAD設計工具簡化任務

節(jié)省用戶時間和精力為了實現(xiàn)高質量的設計解決方案，LTpowerCAD設計工具由凌力爾特公司的電源應用專家開發(fā)。該設計工具提供了一種系統(tǒng)而簡單的方法，可以通過五個簡單的步驟來設計電源的關鍵參數(shù)：(1)輸入電源規(guī)格并選擇解決方案; (2)借助自動警告優(yōu)化功率級元件; (3)優(yōu)化供電效率和功率損耗; (4)設計環(huán)路補償和優(yōu)化負載瞬變; (5)生成包含BOM和PCB尺寸估算的摘要報告。圖1顯示了使用LTpowerCAD設計工具的設計流程。

圖1：使用LTpowerCAD設計工具通過五個簡單步驟設計電源

現(xiàn)有許多設計實例，包括LTpowerCAD解決方案中的凌力爾特演示板和數(shù)據(jù)表電路圖書館。用戶還可以使用此工具保存他們的設計，以構建自己的解決方案庫。工程師可以利用這些解決方案，并將其作為未來電源設計的快速起點。此外，LTpowerCAD設計可以作為LTspice ?仿真電路導出，以檢查時域電源波形和瞬態(tài)性能。

使用這些強大的工具，系統(tǒng)工程師可以在幾分鐘內(nèi)完成高質量的電源電路設計，而不是數(shù)小時或數(shù)天，效果良好。第一個原型的時間大大減少。

LTpowerCAD設計步驟和示例

讓我們看一下詳細的設計步驟LTpowerCAD設計實例。例如，工程師需要設計一個板載電源，輸入電壓為10.8V至13.2V（12V±10％），輸出電壓為1.0V，電流高達20A。這是典型的同步降壓降壓轉換器。