電源設計的思路

　　過去 15 年來,開關電源的設計逐漸成為主流.現(xiàn)在,開關電源的設計已不再是專家的任務,任何參與系統(tǒng)設計的人員都能夠最終設計出自己的開關電源.

　　幸運的是,各種專業(yè)水平的人都可以利用美國國家半導體的 webench® 在線工具來設計開關穩(wěn)壓器.由于專業(yè)人員通常希望針對某些專用元件或目標性能來修改自己的設計,這些工具還允許進行定制設計.這意味著可能會把一個原來工作完美的設計“優(yōu)化”至不穩(wěn)定的狀態(tài).在線工具可以用來發(fā)現(xiàn)并糾正問題,完美地配合工程師思路的發(fā)展.

邁出第一步

　　在線電源設計的第一步是定義電源需求,包括電壓范圍、輸出電壓和負載電流.可能的解決方案會得到自動評估,并將一、兩個推薦方案呈現(xiàn)給用戶. 這也是設計者可能遇到麻煩的第一個地方:如果需求的表達不正確(例如,如果實際的輸入電壓范圍高于或低于輸入值),則不適合的解決方案也會顯示.用戶可以嘗試多組需求,但必須對系統(tǒng)需求有清晰的概念.

　　當選定了穩(wěn)壓器解決方案后, 就可以確定該電路的元器件.該工具會會顯示元器件的號碼.用戶可以更改為一個預設的替代品,或輸入一個定制元件.對于元器件值和所有關鍵的
寄生參數(shù)值都有指導. 如果采用了與推薦值差異較大的定制元件,恐怕性能就會下降不少.

性能評估

　　一旦選定了電路元器件, 就到了評估性能的時候了.一般來說,性能評估要看頻率響應值(交叉頻率和相位裕度)、峰值電流和電壓,以及熱性能值(效率、結溫和元件溫度).盡管這些計算建基于模型,仿真結果與工作臺數(shù)據(jù)還是匹配得很好的.

電氣仿真與熱仿真

　　電氣仿真支持某些解決方案.這些仿真器會顯示出邏輯圖,用戶可以進一步更改元器件,并在穩(wěn)壓電路上運行測試.現(xiàn)有的測試包括波德圖、穩(wěn)態(tài)、線路瞬態(tài)、負載瞬態(tài)和起動.(注意,波德圖只能用于那些采用固定頻率穩(wěn)壓器 ic 的電路.)為使在線測試更有用,用戶應仔細檢查所有測試條件.輸入電壓和負載電流對每次測試都可能會變化,而默認值可能與用戶的系統(tǒng)不相匹配.用戶必須先估計出應得的結果,如果仿真結果與之不同,去找出原因.

　　熱仿真可以用于許多方案.在線工具會用一個參考設計布局,評估在 pcb 板上實現(xiàn)的穩(wěn)壓電路.元器件和電路板溫度的結果以全彩圖象及表格顯示.由于熱仿真運行得較快(幾分鐘內就可以給出結果),精度自然比不上一個耗費數(shù)小時的詳盡 cfd(計算流體動力)仿真結果.但是,溫度估計一般在實際值的 20°c 內.這對于確定電路板或元器件的熱點,防止出現(xiàn)過熱情況已經足夠使用了.

測試原型

　　開關穩(wěn)壓器設計投產前的最后步驟是建立一個原型,用于工作臺的測試.某些解決方案含有客戶化設計的支持,其它方案則有參考設計板.在線工具有強大功能,或許你會由此產生跳過此步驟的想法 – 千萬不要這樣!大多數(shù)設計的運行良好,但有些則需要精心布局才能得到最佳性能.實際的元器件可能并不精確匹配仿真結果,特別是考慮它們的寄生效應后,實際性能(包括電路板布局效果)會與仿真結果略有差別.我們重申,關鍵是要確定期望值,并分析所有不同之處.設計者應使用各種實驗室工具,包括高速示波器、dvm、電流表,再加上自己的思考,就能得到最佳的成功機會.

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