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电源工程师规划全攻略(五):电源规划东西

电源工程师设计全攻略(五):电源设计工具-电源设计过程是一项极为艰难的工作,从对复杂电路的理解到寻求芯片经销商的帮助,没有一件是轻松容易的事情。这篇文章将告诉您几种主流的电源设计工具,利用现有的一些软

  1、SIMetrix/SIMPLIS

  SIMetrix/SIMPLIS美国Transim公司开发的软件包。它包含两个仿真内核-SIMetrix和SIMPLIS,共用一个原理图修正界面,界面简略,相对更简略把握。其间SIMetrix是在SPICE和XSPICE根底上开发出来的混合信号电路仿真器,它和其他SPICE类仿真软件类似,能够准确剖析电路元件作业的暂态进程。SIMPLIS是以状况空间法为根底的仿真内核,它的元器材选用分段线性的建模办法,运算功率很高,仿真速度是一般SPICE类仿真软件的10到50倍。并能够直接进行开关电源的小信号剖析。适合于电源体系剖析,规划和优化。


SIMetrix规划界面

  SIMetrix SPICE本质上和PSpice等仿真软件类似,此外还它还供给了丰厚的剖析形式,以AC剖析为例,规范SPICE只能进行频率扫描,SIMetrix SPICE能够供给5种扫描形式。例如经过对固定频率下的放大器直流输入电压扫描,检查输入偏置及其增益的联系曲线,或进行放大器源电阻噪声扫描剖析给出优化值等等。一起可对电路做蒙特卡罗等剖析,优化电路功用。

  SIMPLIS是“Simulation For Piecewise Linear System”首字母缩写词。专门为开关电源体系的快速建模仿真而规划。SIMPLIS对非线性器材选用分段线性建模,将一个完好的体系界说为线性电路拓扑的循环序列,以描绘开关电源体系中半导体器材的开关特性。因而能够取得很高的速度,相同硬件装备下,其仿真速度比SPICE类软件快10到50倍,这一特点是SIMPLIS在工程使用中尤其是电源职业里与其他仿真软件竞赛的优势地点。其缺陷在于分段线性模型没有使用非线性方程描绘的SPICE模型准确,因而在模仿实践电路波形方面,如开关电流,电压尖刺等开关暂态进程可凭借SIMetrix。 SIMPLIS具有两种独有的剖析形式,POP(Period Operating Point)剖析和AC剖析。POP剖析是一种快速确认开关电源稳态作业点的算法。在这种剖析形式下,电路无需进行较长时刻电路发动瞬态仿真,就可快速确认开联体系的稳态作业点。它比一般意义上的瞬态仿真快100倍以上。大幅缩短了仿真时刻。 SIMPLIS另一个十分杰出的特点是可直接对开关电源进行小信号剖析。咱们知道传统的静态频率扫描办法并不适用于开关电路。一般规划人员需求再次解析开关电源的状况方程树立均匀模型,建模难度较大,要求工程规划人员具有较好的拓扑剖析和操控理论根底。SIMPLIS的AC剖析不需求取得均匀模型即可得到频域呼应,它模仿实在硬件电路的扫频测量办法。在创立好的原理图中参加AC扰动源即可进行小信号剖析。其剖析进程可简略描绘为首先开端POP剖析,核算出体系的稳态作业点,然后进行小信号扫描,得出所需频域曲线。

  2、PI Expert Suite

  PI Expert 是PI公司推出的一款用于单片开关电源的核算机辅助规划软件,也称为PI Expert专家体系,现在的版本是9.0。它能依据规划人员的要求,在输入了一系列技术指标今后,主动生成电路拓扑、规划成果、资料清单、PCB布局、变压器参数和结构等。在1-5分钟内,就能够完结一款单片开关电源的规划作业。现在支撑的单片IC有以下六大类:

  TOPSwitch-GX PeakSwitch TinySwitch-II TinySwitch-III DPA-Switch

  LinkSwitch-II PI Expert Suite 9.0。新版软件现在增加了对其LinkSwitch™-PL和LinkSwitch-PH LED驱动器IC以及近期推出的TinySwitch™-4离线式开关IC产品系列的规划支撑。V9.0还顺便一款增强的电路原理图处理东西,凭借这个东西,规划师可将主动生成的电路原理布局图所创立的终究BOM上传至选定、可满意规划需求的抢先分销商。

  PI Expert:是主动化的图形用户界面(GUI)程序,它能够依据用户的电源标准参数,主动生成环绕Power Integrations某一IC产品系列的电源转化计划。PI Expert可供给构建和测验作业原型所需的一切必要信息。这些信息包含完好的交互式电路原理图、物料清单(BOM)、电路板布局主张以及具体的电气参数表。PI Expert还可供给完好的变压器规划,包含磁芯尺度、线圈圈数、恰当的线材标准以及每个绕组所用的并绕线数。此外,还可生成具体的绕组机械安装阐明。该程序能够将规划时刻从数天缩短至几分钟。

  · PI Xls Designer:PI Xls Designer是根据规划表格的使用程序,能让电源规划师在规划进程中取得更多的操控。一起,也供给包含具体的绕组机械安装阐明在内的变压器构建支撑。 PI Xls Designer依据您供给的有关输入、输出以及其他一切必需的规划标准来履行一切必要的核算,以规划和评价选用Power Integrations的%&&&&&%的电源转化计划。

  3、webench

  自从德州仪器于1999年推出 WEBENCH 网上规划东西后,规划工程人员便可在数分钟内于网上创立出牢靠的电源供电电路,用户只需输入所要求的电路功用, WEBENCH 东西套件便可完结规划。今日,WEBENCH 规划东西能够在数秒间创立和展示出一切契合规划要求的可行计划,包含电源供应器、照明体系和传感电路等,让用户可在决议规划计划前,从体系和供应链的视点比较来自不同规划的数值,而这种专业的剖析东西在业界可说是仅有的。

  一切这些规划东西都可经过 WEBENCH Visualizer 接口供给出多个不同的完好体系挑选 (一望而知的数值比较!) ,而规划工程人员只需调校 WEBENCH 优化旋钮便可从巨细、功率和体系本钱的视点调整成果。。

  WEBENCH 规划东西中的经济效益体系(Eco-System 是促进这种数值式比较的要害,傍边包含超越 110 个不同的组件供货商和电子零件分销商,该 Eco-System 可供给超越 21.000 款组件的电气和物理特性,并且其网上价格和供货数据可每小时更新。现在,WEBENCH 规划东西可支撑简体中文、日文和英文三种言语。

  选用 WEBENCH 规划东西,您只需进行几个过程便可在数分钟内创立一个规划:

  界说体系的功用要求,包含光输出、传感器准确度或电压和电流

  挑选您偏心的 FPGA、LED 或组件供货商

  在可视银幕上从巨细、本钱、功率和简易度反省最终得出来的完好解决计划

  剖析和调整最终得出来的拓扑和组件供货商

  打印项目或规划陈述或订货短时刻付运的完好建模 (Build It) 套件

  今日决议规划,明日进行拼装

  >合作超越150万个成功规划,使 WEBENCH 规划东西的构思无限。

  4、SwitcherPro

  SwitcherPro 软件为您供给电源规划的电路图和布局主张。一旦您运行了软件,您便会注意到窗口左边的 EVM 规划选项。例如,您会在给出的列表中找到 TPS54331 EVM。图 1 显现了 DC/DC 转化器 TPS54331 的 SwitcherPro 布局主张。图 1 和图 2 所示布局都经过了测验和验证。

  

  图 1 SwitcherPro 软件给出的 TPS54331 布局

  SwitcherPro 东西还为您供给了修正电路要求的时机,乃至能够修正暗示图中的组件。经过仿制 EVM 规划,然后挑选修正电路选项,便能够进行修正。这样一来,您就能够修正 DC/DC 转化器的输入最小值和最大值,也能够修正输出电压和电流要求。软件还具有一般剖析、应力剖析、功率剖析和回路剖析功用,便利您评价电路。

  为了完结规划,您需求返回到您的评价模块,依照 SwitcherPro 的主张修正各项值,然后对您的新电路进行测验和验证。最终,假如您是在线作业,便能够轻松地同其它人共享您的规划。

  

  图 2 SwitcherPro 软件给出的 TSP54331 电路

  您现在必定能够说:“我能自己进行这种电源规划了!”,确实,经销商会告诉您怎么取得正确的软件东西。这样,您的电源规划就在您自己的掌控之下了。

  ——下期《电源工程师规划全攻略(六):电源规划中的EMC及安全防备》 精彩抢先看:1、电源规划中电磁搅扰的来历;2、消除或削弱电源电路中电磁搅扰的办法。

  不日上线,敬请期待!

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