Path: EDNTaiwan電子技術設計 >> 設計中心 >> IC/電路板/系統設計 >> 設計電源參數只要簡單五步驟
IC/電路板/系統設計 Share print

設計電源參數只要簡單五步驟

2016年03月01日  | Henry Zhang/凌力爾特電源產品部應用工程經理

Share this page with your friends

在今日的系統電路板上,電壓軌及電源數量越來越多。對於先進的電源設計方案而言,尺寸、效率、熱性能和暫態性能都是至關重要的。那麼,為特定應用設計客製的內建電源設計方案而非使用商用電源磚,效率將會更高,也會有更佳的成本效益。對系統工程師而言,設計和最佳化開關模式電源已變得越來越常見,而且也成了必要的任務。不幸的是,這種任務常常耗費大量時間,技術上也很有挑戰性。


為簡化此種設計任務,提高設計品質和生產率,凌力爾特的電源應用專家特別開發出電源設計和最佳化工具 LTpowerCAD 程式;這款基於 PC的程式可從線上免費下載。本文將介紹如何透過幾個簡便的步驟,進行開關模式電源關鍵參數的「紙上設計」,並得到良好的設計結果。


「紙上設計」可能非常難且耗費大量時間

要設計和最佳化一個內建電源,傳統的「紙上設計」方法可能非常難,並且耗費大量時間。在定義完電源性能規格後,工程師首先需要選擇轉換器拓撲,例如用於降壓應用的降壓轉換器,或用於升壓應用的升壓轉換器。


其次,工程師需要選擇電源管理IC,選擇時或者基於過去的經驗,或者在網上搜索可用工具。然後,工程師需要基於自己的知識或廠商在資料表中所提供的公式來計算電源元件的值。接下來是從成千上萬種元件中選出電源元件,例如電感器、電容器和MOSFET。下一步則是估計電源效率和功耗,同時確保元件的熱量負擔是可接受的。


到這裡還沒結束,迴路補償設計是另一個富有挑戰性的任務,因為完成這種任務需要複雜的電路模型和IC資料表所不提供的參數值。最後,畫出原理圖,並將原型PCB電路板送至生產。現在,到了工程師給電路板加電的時候了,在這一步,工程師要確保沒有振盪輸出或過熱問題。對於一位經驗不足的電源設計師而言,上述設計流程是很有挑戰性的。即使是經驗豐富的電源設計師,傳統的「紙上設計」方法和實驗及排錯方法也是很難的,且要耗費大量時間,結果也不夠準確,往往得不到最佳結果,而且它可能需要數小時,數天或甚至更長的時間。


能簡化設計任務的設計工具

為協助用戶節省時間、減少工作量並實現高品質設計方案,凌力爾特的電源應用專家開發了LTpowerCAD設計工具。這款設計工具提供了一種系統化和簡便的方法,可透過5個簡便的步驟設計關鍵的電源參數:(1)輸入電源規格參數,選擇一個設計方案;(2)在自動提示資訊的說明下最佳化電源級參數;(3)最佳化電源效率和功耗;(4)設計迴路補償和最佳化負載暫態;(5)產生附有BOM和PCB =尺寸估計數字的總結報告。圖1顯示了使用該設計工具的流程。


圖1 利用設計工具透過5個簡便步驟設計電源。
圖1 利用設計工具透過5個簡便步驟設計電源。

目前有很多既有的設計實例,包含凌力爾特在LTpowerCAD設計方案庫中的展示電路板和資料表電路;使用者還可以保存自己的設計,以建立自己的設計方案庫。工程師可以使用這類設計方案,為未來的電源設計快速找到一個起點。此外,LTpowerCAD設計還可以作為LTspice模擬電路輸出,以檢查時間域電源波形和暫態性能。


藉由這些工具,系統工程師可以在幾分鐘、而不是幾小時或幾天完成一個高品質電源電路設計,並且獲得很好的結果,大幅縮短產生第一個原型電路板的時間。


下面我們用一個LTpowerCAD設計例子詳細介紹一下這些設計步驟。例如,一位工程師需要設計一個內建電源,輸入範圍為10.8V~13.2V(12V正負10%),輸出為1.0V,電流最大為20A。這是一個典型的同步降壓轉換器。


步驟1─搜尋電源產品設計方案

第一步是搜尋關鍵電源IC或微型模組,這是設計方案的核心。可以依靠過去的經驗選擇IC或微型模組(μModule),也可以進入LTpowerCAD設計方案搜尋網頁面尋找。如圖2所示,在LTpowerCAD搜素頁面,使用者可以輸入電源規格參數,選擇可選功能,然後點擊「搜尋」軟鍵;之後從程式提供的清單中選出想要的元件。


圖2 設計步驟1—搜尋電源設計方案。
圖2 設計步驟1—搜尋電源設計方案。

在圖2中,程式提供的IC設計方案列表的最左邊,是紅色的「LT」符號或綠色的「Excel」符號。紅色「LT」符號意味著,LTpowerCAD設計工具可用於該元件。綠色「Excel」符號意味著,基於Microsoft Excel試算表的設計工具可用。如果這兩種符號均為灰色,則意味著該元件還沒有適用的設計工具。


在這個例子中,為12VIN至1V/20A輸出的電源選出了LTC3833電流模式降壓控制器。點擊紅色「LT」符號,就可以打開其設計工具。


(未完,請參閱下頁更多內文及附圖)

1 • 2 • 3 • 4 Next Page Last Page


想要免費接收更多的技術設計資訊嗎?

馬上訂閱《電子技術設計》郵件速遞,透過郵箱輕鬆接收最新的設計理念和產品新聞。

為確保您的資訊安全,請輸入右方顯示的代碼.

啟動您的訂閱申請

我們已給您的註冊郵箱發送了確認信,請點擊信中的連結啟動您的訂閱申請。

這將有助於我們很好地保護您的個人隱私同時確保您能成功接收郵件。


添加新評論
遊客 (您目前以遊客身份發表,請 登入 | 註冊)
*驗證碼:

新聞 | 產品 | 設計實例