ADIsimPower提供穩(wěn)健、可定制的DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)

DC-DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)人員，無論是新手還是專家，都面臨著大量的電源管理IC選擇。找到功能、性能、集成水平和價(jià)格的最佳組合可能已經(jīng)足夠困難了，而且實(shí)際的設(shè)計(jì)工作可能令人生畏。ADIsimPower?旨在簡化IC選擇過程，并提供構(gòu)建優(yōu)化的DC-DC轉(zhuǎn)換器所需的信息。

雖然大多數(shù)DC-DC選型指南只是將用戶引導(dǎo)至開關(guān)穩(wěn)壓器、開關(guān)控制器和線性穩(wěn)壓器，這些穩(wěn)壓器將采用一組給定的輸入，而沒有提供量化選擇器件與另一款器件的權(quán)衡的方法，但ADIsimPower允許設(shè)計(jì)人員研究電源轉(zhuǎn)換權(quán)衡并駕馭設(shè)計(jì)復(fù)雜性。這款新工具是智能選型指南，與全面的設(shè)計(jì)助手相結(jié)合，可提供穩(wěn)健的設(shè)計(jì)，并根據(jù)用戶在尺寸、效率、成本、零件數(shù)量或其某種組合方面的確切輸入進(jìn)行優(yōu)化。

ADIsimPower的選擇和設(shè)計(jì)過程包括四個(gè)步驟：1.輸入您的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，2.查看所有設(shè)計(jì)解決方案， 3.查看解決方案詳細(xì)信息，以及 4.構(gòu)建您的設(shè)計(jì)。在體驗(yàn)結(jié)束時(shí)，ADIsimPower的目標(biāo)是提供定制的原理圖、帶有供應(yīng)商零件號(hào)和價(jià)格的物料清單（BOM）、效率圖、性能規(guī)格、閉環(huán)傳遞函數(shù)以及快速構(gòu)建設(shè)計(jì)的方法。

輸入您的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

ADIsimPower的第一頁包括最小輸入電壓、最大輸入電壓、輸出電壓、輸出電流和最大環(huán)境溫度的用戶輸入字段;每個(gè)參數(shù)的邊界顯示在相應(yīng)的文本框下方。填寫框后，選擇“查找解決方案”以查找此應(yīng)用程序的推薦解決方案。

或者，知道他們想要使用哪個(gè)ADI電源管理器件的用戶可以選擇IC。這將激活一個(gè)下拉菜單，顯示當(dāng)前支持的電源管理IC列表。選擇其中一個(gè)部分后，用戶將直接轉(zhuǎn)到“查看解決方案詳細(xì)信息”。

查看所有設(shè)計(jì)解決方案

ADIsimPower的第二階段可幫助用戶選擇最適合設(shè)計(jì)的器件。為了清楚起見，在頂部，重復(fù)了第一階段的設(shè)計(jì)輸入。在此之下，推薦的解決方案建議使用IC和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)成本最低、尺寸最小、零件最少、效率最高。這些建議基于整個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)，包括電源管理IC、電感器、電容器、電阻器、MOSFET和二極管。

在推薦解決方案下方，下表將每個(gè)工作IC的解決方案成本、尺寸、效率和元件數(shù)量量化到第一階，使用戶無需對(duì)每個(gè)器件進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)即可看到設(shè)計(jì)權(quán)衡。可以對(duì)每列進(jìn)行排序，以突出顯示最重要的權(quán)衡。功能列表可在表的右側(cè)找到。要展開或折疊此列表，請(qǐng)單擊“顯示所有功能”或“顯示默認(rèn)功能”。單擊關(guān)聯(lián)的復(fù)選框可選擇或取消選擇要素。選擇應(yīng)用程序所需的所有功能。不包括所選功能的IC將從表和推薦的解決方案中刪除。

選擇最能平衡特性、性能、集成度和成本的IC后，單擊相應(yīng)的“查看解決方案”按鈕。如果此按鈕未激活，則ADIsimPower尚不提供全面的設(shè)計(jì)支持。單擊IC名稱以查看數(shù)據(jù)手冊(cè)和其他信息。單擊“下載設(shè)計(jì)工具”以獲取可在本地運(yùn)行的基于 Excel 的設(shè)計(jì)工具。

查看解決方案詳細(xì)信息

在此階段，ADIsimPower生成并顯示完整的設(shè)計(jì)，包括定制原理圖、有據(jù)可查的物料清單以及工作參數(shù)、功耗和最高溫度的估算值。開關(guān)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)還顯示了效率、損耗以及在某些情況下的閉環(huán)傳遞函數(shù)圖。

為了清楚起見，在頁面頂部重復(fù)原始輸入;如果設(shè)計(jì)參數(shù)已更改，則可以更新它們。單擊“修改高級(jí)設(shè)置”，這將打開一個(gè)窗口，允許用戶修改許多設(shè)置，包括但不限于精度、最大元件高度、峰峰值輸出電壓紋波、輸入濾波器要求、負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)、電感紋波電流和 MOSFET 供應(yīng)商偏好（根據(jù)器件選擇，可能會(huì)顯示這些功能的子集）。修改這些設(shè)置的能力是ADIsimPower區(qū)別于其他DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)工具的一種方式。雖然可以理解，足以讓新手電源設(shè)計(jì)人員感到舒適，但高級(jí)設(shè)置正是專業(yè)電源設(shè)計(jì)人員希望在設(shè)計(jì)中控制的參數(shù)。

頁面上的下一部分有幾個(gè)選項(xiàng)卡，用于指定各種重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。同樣，這些選項(xiàng)卡中的信息將根據(jù)所選IC而有所不同，但常見選項(xiàng)卡包括工作估算值、耗散估算值和溫度估算值。所有參數(shù)均在最小和最大輸入電壓下顯示。“工作估計(jì)”選項(xiàng)卡包括PWM占空比、峰峰值輸出電壓紋波和峰值電感電流等參數(shù)?！?strong>耗散估算”選項(xiàng)卡顯示每個(gè)高損耗組件的功耗。“溫度估計(jì)”選項(xiàng)卡在“耗散估計(jì)”選項(xiàng)卡中顯示與損耗相關(guān)的每個(gè)組件的溫度。功耗和溫度計(jì)算假設(shè)許多參數(shù)的最壞情況值決定了功率損耗，以確保設(shè)計(jì)的魯棒性。

以下部分顯示了完整的定制原理圖，包括參考名稱和引腳號(hào)。

頁面上的下一個(gè)是物料清單。這可能有幾個(gè)可以編輯的組件，如橙色項(xiàng)目編號(hào)所示。單擊項(xiàng)目編號(hào)可查看在設(shè)計(jì)中工作的其他預(yù)認(rèn)證組件的列表。列標(biāo)題將根據(jù)組件的類型而有所不同。典型標(biāo)題包括制造商、零件編號(hào)、損耗 （W）、面積 （mm2）、Hgt（毫米）、成本（$）和其他表征器件及其在電路中工作方式的規(guī)格。這些允許用戶繼續(xù)在性能與尺寸與成本之間進(jìn)行權(quán)衡，以完全定制設(shè)計(jì)。這些列中的每一個(gè)都可以排序，這使得量化與更換零件相關(guān)的收益和損失變得更加容易。如果選擇了新器件，ADIsimPower將使用所選器件重新設(shè)計(jì)，確保仍滿足所有規(guī)格。

物料清單下方是“圖表”部分，其中可能包括效率圖、損耗圖和閉環(huán)傳遞函數(shù)圖（波特圖），所有這些都在最小和最大輸入電壓下進(jìn)行。效率和損耗曲線對(duì)應(yīng)于許多高損耗參數(shù)的最壞情況值相關(guān)的損耗。這種最壞情況分析在整個(gè)ADIsimPower設(shè)計(jì)過程中都很常見。目標(biāo)是讓用戶確信該工具提供的設(shè)計(jì)在元件公差、環(huán)境溫度范圍和其他電路變化方面都是穩(wěn)健的。該工具提供的不僅僅是基本解決方案。

在“查看解決方案詳細(xì)信息”階段的每個(gè)部分的頂部是每個(gè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（最低成本、部件數(shù)量、效率和尺寸）的徑向按鈕。選擇新的徑向按鈕將根據(jù)新的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)完全重新設(shè)計(jì)電路，使之前所做的所有BOM更改無效。確定最終設(shè)計(jì)后，單擊“構(gòu)建此解決方案”！

構(gòu)建您的設(shè)計(jì)

本頁第一項(xiàng)是前幾階段為IC選擇的相應(yīng)評(píng)估板的圖片。訂購評(píng)估板和IC的鏈接位于評(píng)估板圖片的右側(cè)。下面是對(duì)應(yīng)于整個(gè)評(píng)估板的原理圖。請(qǐng)注意，該工具本節(jié)中的原理圖對(duì)應(yīng)于評(píng)估板，評(píng)估板通常適用于許多不同的配置。原理圖上的每個(gè)元件旁邊都是值和封裝指示符，它們?cè)跇?gòu)建電路板時(shí)會(huì)有所幫助。其中許多將被指定為No Pop，因?yàn)樵诖颂囟ㄔO(shè)計(jì)中不需要它們。原理圖下方是物料清單，同樣適用于評(píng)估板。每個(gè)組件都列出，允許在填充電路板時(shí)將其選中。本節(jié)中的原理圖和材料清單可能比“查看您的解決方案”部分中的原理圖和材料清單要長得多，也更復(fù)雜，后者更能代表最終設(shè)計(jì)。物料清單下方是評(píng)估板頂部組件、底部組件和所有 PCB 層的圖片。簡而言之，此階段提供了構(gòu)建ADIsimPower設(shè)計(jì)所需的一切。

鏈接允許用戶下載或通過電子郵件發(fā)送在“生成您的設(shè)計(jì)”和“查看解決方案詳細(xì)信息”部分中找到的所有信息，其格式類似于在 Web 上與工具交互時(shí)看到的格式。

零件數(shù)據(jù)庫

ADIsimPower 使用的器件數(shù)據(jù)庫包含 3000 多個(gè)唯一器件編號(hào)，包括電感、MOSFET、二極管、電容和電源管理 IC。這些零件類型中的每一種自然都有寄生元素，導(dǎo)致它們以非理想的方式運(yùn)行;為了進(jìn)行穩(wěn)健的電源設(shè)計(jì)，必須考慮它們。盡管其中許多寄生元件在其數(shù)據(jù)手冊(cè)中未完全表征，但ADIsimPower的架構(gòu)師和實(shí)現(xiàn)者已與這些元件的制造商合作，以獲取這些未公開的信息。該工具中考慮的非理想行為包括但不限于以下內(nèi)容：

電容器：電容隨施加電壓的變化（dC/dV），ESR隨開關(guān)頻率的變化（dC/dT）。

電感：磁芯損耗和趨膚效應(yīng)損耗與開關(guān)頻率的關(guān)系。

二極管：正向電壓隨正向電流的變化（dVf/dI），正向電壓隨溫度的變化（dVf/dT），寄生電容隨外加電壓的變化（dC/dV）。

MOSFET：Rds（on）隨溫度的變化（dRds（on）/dT），Rds（on）隨施加的柵源電壓（dRds（on）/dVgs）的變化，寄生電容（Coss，Crss，Ciss）隨施加電壓（dC/dV）的變化。

這些只是ADIsimPower設(shè)計(jì)所考慮的眾多非理想元件行為中最普遍的一種。結(jié)果是，ADIsimPower的頻繁用戶和首次用戶都發(fā)現(xiàn)，這些設(shè)計(jì)非?？煽?，并且接近于生產(chǎn)就緒，就像人們對(duì)任何設(shè)計(jì)工具所期望的那樣。

結(jié)論

ADIsimPower通過提供為其應(yīng)用找到特性、性能、集成度和價(jià)位的最佳組合的方法，幫助設(shè)計(jì)人員（新手和專家）找到適合DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)的IC?！安榭此性O(shè)計(jì)解決方案”部分中的智能選擇指南允許用戶查看權(quán)衡，否則只能通過單獨(dú)對(duì)每個(gè)零件進(jìn)行整個(gè)設(shè)計(jì)來查看這些權(quán)衡。該工具的第三部分“查看解決方案詳細(xì)信息”允許用戶通過編輯組件和調(diào)整高級(jí)功能來進(jìn)一步磨練所顯示的穩(wěn)健且文檔齊全的設(shè)計(jì)。最后階段“構(gòu)建解決方案”提供構(gòu)建評(píng)估板以評(píng)估設(shè)計(jì)所需的所有信息。ADIsimPower作為DC-DC穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)和選擇工具脫穎而出，為開關(guān)控制器、開關(guān)穩(wěn)壓器和LDO提供針對(duì)每種獨(dú)特應(yīng)用真正優(yōu)化的魯棒設(shè)計(jì)。

審核編輯：郭婷