電源設計的思路

過(guò)去 15 年來(lái)，開(kāi)關(guān)電源的設計逐漸成為主流。 現在，開(kāi)關(guān)電源的設計已不再是專(zhuān)家的任務(wù)，任何參與系統設計的人員都能夠zui終設計出自己的開(kāi)關(guān)電源。

幸運的是， 各種專(zhuān)業(yè)水平的人都可以利用美國國家半導體的 WEBENCH® 在線(xiàn)工具來(lái)設計開(kāi)關(guān)穩壓器。 由于專(zhuān)業(yè)人員通常希望針對某些專(zhuān)用元件或目標性能來(lái)修改自己的設計，這些工具還允許進(jìn)行定制設計。 這意味著(zhù)可能會(huì )把一個(gè)原來(lái)工作完 美的設計“優(yōu)化”至不穩定的狀態(tài)。 在線(xiàn)工具可以用來(lái)發(fā)現并糾正問(wèn)題，完 美地配合工程師思路的發(fā)展。

邁出第 一步

在線(xiàn)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?？赡艿慕鉀Q方案會(huì )得到自動(dòng)評估，并將一、兩個(gè)推薦方案呈現給用戶(hù)。 這也是設計者可能遇到麻煩的第 一個(gè)地方：如果需求的表達不正確（例如，如果實(shí)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(huì )顯示。用戶(hù)可以嘗試多組需求，但必須對系統需求有清晰的概念。

當選定了穩壓器解決方案后， 就可以確定該電路的元器件。該工具會(huì )會(huì )顯示元器件的號碼。用戶(hù)可以更改為一個(gè)預設的替代品，或輸入一個(gè)定制元件。對于元器件值和所有關(guān)鍵的

寄生參數值都有指導。 如果采用了與推薦值差異較大的定制元件，恐怕性能就會(huì )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(shí)候了。一般來(lái)說(shuō)，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據還是匹配得很好的。

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(huì )顯示出邏輯圖，用戶(hù)可以進(jìn)一步更改元器件，并在穩壓電路上運行測試?，F有的測試包括波德圖、穩態(tài)、線(xiàn)路瞬態(tài)、負載瞬態(tài)和起動(dòng)。（注意，波德圖只能用于那些采用固定頻率穩壓器 IC 的電路。）為使在線(xiàn)測試更有用，用戶(hù)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(huì )變化，而默認值可能與用戶(hù)的系統不相匹配。用戶(hù)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(xiàn)工具會(huì )用一個(gè)參考設計布局，評估在 PCB 板上實(shí)現的穩壓電路。元器件和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(gè)耗費數小時(shí)的詳盡 CFD（計算流體動(dòng)力）仿真結果。但是，溫度估計一般在實(shí)際值的 20°C 內。這對于確定電路板或元器件的熱點(diǎn)，防止出現過(guò)熱情況已經(jīng)足夠使用了。

測試原型

開(kāi)關(guān)穩壓器設計投產(chǎn)前的zui后步驟是建立一個(gè)原型，用于工作臺的測試。某些解決方案含有客戶(hù)化設計的支持，其它方案則有參考設計板。在線(xiàn)工具有強大功能，或許你會(huì )由此產(chǎn)生跳過(guò)此步驟的想法 – 千萬(wàn)不要這樣！大多數設計的運行良好，但有些則需要精心布局才能得到zui佳性能。實(shí)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(shí)際性能（包括電路板布局效果）會(huì )與仿真結果略有差別。我們重申，關(guān)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(shí)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zui佳的成功機會(huì )。