Kompletter Leitfaden für Design und Simulation von Stromversorgungsfiltern

Ein PCB für ein Netzteil zu entwerfen kann genauso schwierig sein wie die Gestaltung von Hochgeschwindigkeits-Netzwerkausrüstung und komplexen eingebetteten Systemen. Diese Platinenentwürfe müssen eine Reihe von Verhaltensweisen und Sicherheitsanforderungen berücksichtigen, insbesondere wenn es um hohe Spannungen und Ströme geht, die am Ausgang des Netzteils anliegen. Neben den Sicherheitsstandards, die bei PCBs für Netzteile eine Rolle spielen, ist die Auswahl der Komponenten entscheidend, um sicherzustellen, dass das Design die gewünschte Leistung ohne übermäßiges Rauschen, Klingeln und Wärmeerzeugung liefern kann.

Mit den richtigen CAD-Tools und Funktionen zur Komponentenbeschaffung ist es einfach, Komponenten für Ihre Netzteil-Designs zu finden und hinzuzufügen. Sie können dann schnell Ihr Layout erstellen, während Sie sicherstellen, dass Ihr Design grundlegenden Branchenstandards in Bezug auf ESD, Strom- und Wärmemanagement, Sicherheit und vieles mehr entspricht. Lesen Sie weiter, um einige wichtige Richtlinien für das Design von PCBs für Netzteile zu sehen und wie Sie sicherstellen können

ALTIUM DESIGNER^®

Die branchenführende Elektronikdesign- und Simulationsanwendung für professionelle Netzteil-Designer.

Filter sind ein extrem wichtiges Schaltungselement mit einer einfachen Funktion: Sie entfernen bestimmte Frequenzinhalte aus einem gewünschten elektrischen Signal. Als Element zur Geräuschunterdrückung und zur Leistungsregulierung in einer Stromversorgung sind die in Stromversorgungen verwendeten Filter normalerweise Tiefpassfilter, die dazu ausgelegt sind, Gleichstrom an eine Last zu leiten. Diese Filter können auch Drosseln sein, die gemeinsame Modusstörungen von den Ein- oder Ausgangsleitungen einer Stromversorgung entfernen. Da diese so wichtig sind, benötigen Entwickler von Leistungselektronik Simulations- und Layoutwerkzeuge, um ihnen bei der Konstruktion, Bewertung und dem Aufbau von Filtern für Stromversorgungen zu helfen.

Filterschaltungen sind grundlegend für die Kontrolle von Störungen in jedem elektronischen System, aber selbst einfache Filterschaltungen müssen auf ihre Funktionalität hin bewertet werden. Einige der grundlegenden Werkzeuge, die Ingenieure für Leistungssysteme für den Filterentwurf benötigen, sind:

• Ein Schaltungsdesign- und Schaltplanerstellungs-Tool zum Auswählen von Filterkomponenten und zum Erstellen von Filterdesigns
• Ein integriertes SPICE-Simulationspaket zur Bewertung der elektrischen Funktionalität
• Integrierte Schaltplanerfassungsfunktionen zum Importieren von PCB-Fußabdrücken in ein leeres Leiterplattenlayout
• Komponentenbeschaffungsfunktionen, um Teile und Beschaffungsdaten für große Distributoren zu finden

Mit diesem kompletten Werkzeugsatz in Altium Designer ist das Design von Stromversorgungsfiltern viel einfacher und erfordert nur eine einzige Anwendung. Befolgen Sie diese Richtlinien für das Design von Stromversorgungsfiltern, um sicherzustellen, dass Ihre Designs geringes Rauschen und die gewünschte Leistungsabgabe haben.

Topologien und Designstrategien für Stromversorgungsfilter

Jedes Filterdesign beginnt mit der Betrachtung der spezifischen Art von Rauschen, das aus dem System entfernt werden muss. Bei Stromversorgungsdesigns müssen 4 allgemeine Arten von Rauschen berücksichtigt werden, die mit einem Filterkreis entfernt werden sollten. Diese Rauschquellen und die verwendete Filtertopologie, um sie zu eliminieren, sind im Bild unten zusammengefasst:

Aus der obigen Tabelle sehen wir, dass die Filterung von Stromversorgungen im Allgemeinen einen Tiefpassfilter beinhaltet, um differentiellen Modus-Rauschen zu entfernen, und eine Drossel im gemeinsamen Modus, um Rauschen im gemeinsamen Modus zu beseitigen. Die spezifische Topologie ist in der Regel ein LC-Schaltkreis, aber die Filter im differentiellen Modus könnten in Fällen, in denen Rückkopplungsschleifen mit Verstärkung benötigt werden, ein aktiver Filter mit einem Operationsverstärker sein.

Integrierte SPICE-Simulationen für Ihr Stromversorgungsfilter-Design

Jeder Filter muss mehrere Simulationen durchlaufen, um sicherzustellen, dass er die gewünschte Bandbreite, Flankensteilheit, Dämpfung und Anzahl von Polen bietet. Ein Frequenzsweep und eine Übertragungsfunktion sind die primären Werkzeuge, die zur Bewertung von Stromversorgungsfiltern verwendet werden. Allerdings sollte auch die Leistungsabgabe untersucht werden, um sicherzustellen, dass der Filter die Gleichstromleistung nicht reduziert, daher sind Stromversorgungsfilter oft LC-Schaltkreise mit null Widerstand. Ihre Topologie des Stromversorgungsfilters kann gründlich simuliert werden, wenn Sie ein integriertes SPICE-Paket in Ihren Schaltungs- und Schemazeichnungswerkzeugen haben.

• Beim Entwurf von Filtern wird SPICE das Standardwerkzeug sein, das Sie verwenden, um die Funktionalität und Leistungsabgabe der Stromversorgung zu bewerten.

  Erfahren Sie mehr über SPICE-Simulationen für Schaltungsentwurf und -bewertung.

• Ihre Schaltungsentwurfswerkzeuge sollten jede Topologie von Spannungsreglern unterstützen, sowie die Standardkomponenten, die benötigt werden, um Isolation aus Sicherheitsgründen in Ihrer Stromversorgung zu implementieren.

  Erfahren Sie mehr über standardisierte isolierte Stromversorgungen.

• Die Komponenten, die Sie auswählen, werden ein wesentlicher Faktor für die Zuverlässigkeit und das stabile elektrische Verhalten sein. Ihre SPICE-Simulationen sollten die Filterung spezifischer Störquellen und breitbandiges EMI betrachten.

  Erfahren Sie mehr über EMI-Filterdesign und Simulation in Altium Designer.

Altium Designer beinhaltet einen leistungsstarken SPICE-Simulator mit Parameter-Sweep-Funktionen. Sie können wichtige Entwurfsaufgaben durchführen, wie die Bestimmung der richtigen Induktivitätsgröße für einen Schaltregler.

Finden Sie Ihre Komponenten für PCB-Stromversorgungsdesigns

Die Komponenten der Stromversorgung müssen sorgfältig ausgewählt werden, um die elektrische Funktion und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Ihre Stromversorgungskomponenten können in Ihrer PCB-Designsoftware ausgewählt werden, wenn Sie über Ihre Komponentenbibliotheken direkten Zugang zur Elektronik-Lieferkette haben. Altium Designer gibt Ihnen diesen Zugang zur Elektronik-Lieferkette durch das Hersteller-Teilesuch-Panel, wo Sie nach Komponenten nach Hersteller, Teilenummer oder Spezifikation suchen können. Sie können diese Teile dann sofort zu Ihrem BOM hinzufügen und mit deren Platzierung in Ihrem Design beginnen.

Integrierte Schaltplanerfassung für Ihre Stromversorgungsschaltungen

Greifen Sie nicht auf externe Simulationswerkzeuge zurück, um Ihre Designwerkzeuge aufzustocken. Sie können den SPICE-Motor in Altium Designer verwenden, um die Stromverteilung in Ihren Reglerkreisen zu simulieren, und Sie können wichtige transiente Analyseergebnisse für die Leistungsabgabe in Ihrem Design visualisieren. Nachdem Sie das elektrische Verhalten in Ihren Stromversorgungsschaltungen vollständig bewertet haben, können Sie ein integriertes Schaltplanerfassungswerkzeug verwenden, um mit Ihrem PCB-Layout zu beginnen. Nur Altium Designer kann Sie durch den gesamten Prozess der Stromversorgungsentwicklung führen, ohne externe Design- und Simulationsprogramme.

• Ihr Schaltplaneditor sollte Ihnen helfen, organisiert zu bleiben und es Ihnen leicht machen, Ihr Design in ein neues Leiterplattenlayout mit integrierter Schaltplanerfassung zu importieren.

  Erfahren Sie mehr über die Vorteile von hierarchischen Schaltplänen in Ihrer PCB-Designsoftware.

• Sobald Sie die Schaltplanerfassung verwenden, um Ihre Komponenten in ein leeres PCB-Layout zu importieren, müssen Sie wichtige Designstandards befolgen, um sicherzustellen, dass Ihr Layout für das Stromversorgungsfilter sicher und zuverlässig ist.

  Erfahren Sie mehr über das Design nach IPC-2221-Standards bei Hochspannungsdesigns.

• Das PCB-Layout für Ihre Stromversorgung sollte DFM-Praktiken beinhalten, um sicherzustellen, dass Ihre Platine mit hoher Ausbeute durch die Fertigung gehen kann.

  Erfahren Sie mehr über den PCB-Fertigungsprozess.

Altium Designer enthält alles, was benötigt wird, um Sicherheit und Konformität mit Industriestandards zu gewährleisten.

Jedes Werkzeug, das Sie für das Design von Stromversorgungsfiltern benötigen

Altium Designer ist die führende Designsoftware der Branche für Stromversorgungen, eingebettete Systeme, RF-Produkte, mobile Geräte, Hochgeschwindigkeits-Computersysteme und vieles mehr. Wenn Sie Altium Designer verwenden, haben Sie Zugriff auf jedes Werkzeug, das Sie für das Design von Stromversorgungen in einer benutzerfreundlichen Oberfläche benötigen.

Der größte Vorteil von Altium Designer gegenüber anderen ECAD-Anwendungen ist sein integrierter Werkzeugsatz. Alles, was für das Design von Leistungselektronik und PCBs für andere fortschrittliche Elektronik benötigt wird, ist in einer einzigen Anwendung enthalten. Das Beste daran ist, dass Sie dank des regelbasierten Designmotors und der optimierten Benutzeroberfläche produktiv bleiben.

Bleiben Sie produktiv mit regelbasierten PCB-Designsoftware

Alle PCB-Designfunktionen in Altium Designer wurden entwickelt, um zusammenzuarbeiten und sicherzustellen, dass Ihre Platine wichtigen Branchenstandards entspricht. Alle Funktionalitäts- und Sicherheitsstandards, die für Ihr Design wichtig sind, können als Designregeln definiert werden, und Ihr Design wird während der Erstellung Ihrer Platine gegen Ihre Designregeln geprüft. Keine andere PCB-Designanwendung hilft Ihnen, so produktiv zu bleiben und hoch effiziente Stromversorgungsdesigns zu erstellen.

• Wenn Sie die besten Designfunktionen für Filterentwurf und -analyse nutzen müssen, wenden Sie sich an Altium Designer, den Branchenführer in PCB-Design und -Herstellung.

  Erfahren Sie mehr über Altium Designer.

• Filterentwurf und -simulation sind einfach mit dem kompletten Satz an Schaltungsentwurfs- und Simulationsfunktionen in Altium Designer.

  Sehen Sie sich das komplette Set an PCB-Designwerkzeugen von Altium Designer in Aktion an.

• Die Altium 365 Plattform macht es einfach, Projektdaten zu teilen und mit anderen Designern über eine verwaltete Cloud-Plattform zusammenzuarbeiten.

  Erfahren Sie mehr darüber, wie Sie Ihre PCB-Projektdaten mit Altium 365 teilen können.

Bauen und simulieren Sie einen Netzteilfilter für fortschrittliche Stromwandler in Altium Designer.

Altium Designer gibt Ihnen Zugang zu einem vollständigen Satz an PCB-Designwerkzeugen, die Ihnen helfen, hoch effiziente und sichere Netzteil-Designs zu erstellen. Vergessen Sie die Nutzung mehrerer Programme für Design, Layout und Simulation, nutzen Sie den branchenbesten Satz an PCB-Designwerkzeugen in einer leistungsstarken Anwendung.

Altium Designer auf Altium 365 bietet eine bisher in der Elektronikindustrie unerreichte Menge an Integration, die bisher der Welt der Softwareentwicklung vorbehalten war, und ermöglicht es Designern, von zu Hause aus zu arbeiten und beispiellose Effizienzniveaus zu erreichen.

Wir haben nur an der Oberfläche dessen gekratzt, was mit Altium Designer auf Altium 365 möglich ist. Sie können die Produktseite für eine detailliertere Beschreibung der Funktionen oder eines der On-Demand Webinare besuchen.