Guía completa de diseño y simulación de filtros para fuentes de alimentación

El diseño de un PCB para una fuente de alimentación puede ser tan difícil como el de equipos de red de alta velocidad y sistemas embebidos complejos. Estos diseños de placas de circuito deben tener en cuenta una gama de comportamientos y requisitos de seguridad, especialmente al tratar con altos voltajes y corrientes que alcanzan la salida de la fuente de alimentación. Además de los estándares de seguridad involucrados en los PCBs de fuentes de alimentación, la selección de componentes es crítica para asegurar que el diseño pueda proporcionar la salida de energía deseada sin exceso de ruido, resonancias y generación de calor.

Con las herramientas CAD adecuadas y las características de búsqueda de componentes, es fácil encontrar y agregar componentes a tus diseños de fuentes de alimentación. Luego puedes crear rápidamente tu diseño asegurándote de que cumpla con los estándares industriales básicos sobre ESD, gestión de corriente y térmica, seguridad y mucho más. Sigue leyendo para ver algunas pautas importantes sobre el diseño de PCBs de fuentes de alimentación y cómo puedes asegurar

ALTIUM DESIGNER^®

La mejor aplicación de diseño y simulación electrónica de la industria para diseñadores profesionales de fuentes de alimentación.

Los filtros son un circuito extremadamente importante con una función simple: eliminar cierto contenido de frecuencia de una señal eléctrica deseada. Como elemento de eliminación de ruido y acondicionamiento de potencia en una fuente de alimentación, los filtros que se utilizan en las fuentes de alimentación son normalmente filtros de paso bajo diseñados para pasar corriente continua a una carga. Estos filtros también podrían ser bobinas de choque que eliminan el ruido de modo común de las líneas de entrada o salida de una fuente de alimentación. Debido a su importancia, los diseñadores de electrónica de potencia necesitan herramientas de simulación y diseño para ayudarles a diseñar, evaluar y construir filtros para fuentes de alimentación.

Los circuitos de filtro son fundamentales para controlar el ruido en cualquier sistema electrónico, pero incluso los circuitos de filtro más simples necesitan ser evaluados en cuanto a su funcionalidad. Algunas de las herramientas básicas que los ingenieros de sistemas de potencia necesitan para el diseño de filtros son:

• Una utilidad de diseño de circuitos y creación de esquemáticos para seleccionar componentes de filtro y construir diseños de filtros
• Un paquete de simulación SPICE integrado para evaluar la funcionalidad eléctrica
• Funciones integradas de captura de esquemáticos para importar huellas de PCB en un diseño de placa de circuito en blanco
• Características de búsqueda de componentes para ayudar a encontrar partes y datos de adquisición de los principales distribuidores

Con este conjunto de herramientas completo en Altium Designer, el diseño de filtros de fuente de alimentación es mucho más fácil y solo requiere una única aplicación. Siga estas pautas para el diseño de filtros de fuente de alimentación para asegurar que sus diseños tendrán bajo ruido y la salida de potencia deseada.

Topologías y Estrategias de Diseño de Filtros de Fuente de Alimentación

Cualquier diseño de filtro procede considerando el tipo específico de ruido que necesita ser eliminado del sistema. Los diseños de fuentes de alimentación necesitan considerar 4 tipos generales de ruido que deberían ser eliminados con un circuito de filtro. Estas fuentes de ruido y la topología de filtro utilizada para eliminarlas se resumen en la imagen a continuación:

De la tabla anterior, vemos que el filtrado de la fuente de alimentación generalmente involucra un filtro de paso bajo para eliminar el ruido de modo diferencial y un inductor de modo común para eliminar el ruido de modo común. La topología específica involucrada es generalmente un circuito LC, pero los filtros de modo diferencial podrían ser un filtro activo con un op-amp en casos donde se necesiten bucles de retroalimentación con ganancia.

Simulaciones SPICE Integradas para el Diseño de su Filtro de Fuente de Alimentación

Cualquier filtro necesitará pasar múltiples simulaciones para asegurar que proporciona el ancho de banda deseado, la pendiente de atenuación, la atenuación y el número de polos. Un barrido de frecuencia y una función de transferencia son las herramientas principales utilizadas para evaluar los filtros de fuente de alimentación. Sin embargo, también se debe examinar la salida de potencia para asegurar que el filtro no reducirá la potencia DC, así los filtros de fuente de alimentación son a menudo circuitos LC con cero resistencia. La topología de su filtro de fuente de alimentación puede ser simulada exhaustivamente cuando tiene un paquete SPICE integrado en sus herramientas de diseño de circuitos y esquemáticos.

• Cuando diseñe filtros, SPICE será la herramienta estándar que utilizará para evaluar la funcionalidad de la fuente de alimentación y la salida de potencia.

  Aprenda más sobre las simulaciones SPICE para el diseño y evaluación de circuitos.

• Sus herramientas de diseño de circuitos deben soportar cualquier topología de regulador de potencia, así como los componentes estándar necesarios para implementar el aislamiento por motivos de seguridad en su fuente de alimentación.

  Aprenda más sobre las fuentes de alimentación aisladas estándar.

• Los componentes que seleccione serán un determinante importante de la fiabilidad y el comportamiento eléctrico estable. Sus simulaciones SPICE deben examinar la filtración de fuentes específicas de ruido y la EMI de banda ancha.

  Aprenda más sobre el diseño y simulación de filtros EMI en Altium Designer.

Altium Designer incluye un potente simulador SPICE con características de barrido de parámetros. Puede realizar tareas de diseño importantes como determinar el tamaño adecuado del inductor para un regulador de conmutación.

Encuentre Sus Componentes para Diseños de Fuente de Alimentación de PCB

Los componentes de la fuente de alimentación deben ser cuidadosamente elegidos para asegurar la función eléctrica y la fiabilidad. Puede seleccionar los componentes de su fuente de alimentación en su software de diseño de PCB cuando tenga acceso instantáneo a la cadena de suministro electrónica a través de sus bibliotecas de componentes. Altium Designer le da este acceso a la cadena de suministro electrónica a través del panel de Búsqueda de Partes del Fabricante, donde puede buscar componentes por fabricante, número de parte o especificación. Luego puede agregar instantáneamente estas partes a su BOM y comenzar a colocarlas en su diseño.

Captura Esquemática Integrada para Sus Circuitos de Fuente de Alimentación

No recurras a complementar tus herramientas de diseño con herramientas de simulación externas. Puedes utilizar el motor SPICE en Altium Designer para simular la distribución de energía en tus circuitos reguladores, y puedes visualizar resultados importantes de análisis transitorio para la salida de energía en tu diseño. Después de evaluar completamente el comportamiento eléctrico en tus circuitos de suministro de energía, puedes usar una herramienta integrada de captura esquemática para comenzar tu diseño de PCB. Solo Altium Designer puede guiarte a través de todo el proceso de diseño de suministro de energía sin ningún programa externo de diseño y simulación.

• Tu editor esquemático debería ayudarte a mantenerte organizado y facilitar la importación de tu diseño a un nuevo diseño de placa de circuito con captura esquemática integrada.

  Aprende más sobre las ventajas de los esquemáticos jerárquicos en tu software de diseño de PCB.

• Una vez que utilices la captura esquemática para importar tus componentes a un diseño de PCB en blanco, necesitarás seguir importantes estándares de diseño para asegurar que tu diseño de filtro de suministro de energía sea seguro y confiable.

  Aprende más sobre el diseño conforme a los estándares IPC-2221 en diseños de alta tensión.

• El diseño de PCB para tu suministro de energía debería incorporar prácticas de DFM para asegurar que tu placa pueda pasar por la fabricación con un alto rendimiento.

  Aprende más sobre el proceso de fabricación de PCB.

Altium Designer incluye todo lo necesario para asegurar la seguridad y el cumplimiento con los estándares de la industria.

Todas las Herramientas que Necesitas para el Diseño de Filtros de Fuente de Alimentación

Altium Designer es el software de diseño líder en la industria para fuentes de alimentación, sistemas embebidos, productos RF, dispositivos móviles, sistemas informáticos de alta velocidad y mucho más. Al utilizar Altium Designer, tendrás acceso a todas las herramientas que necesitas para el diseño de fuentes de alimentación en una interfaz amigable.

La principal ventaja de Altium Designer sobre otras aplicaciones ECAD es su conjunto de herramientas integrado. Todo lo necesario para diseñar electrónica de potencia y PCBs para otros electrónicos avanzados está incluido en una sola aplicación. Lo mejor de todo, mantendrás tu productividad gracias al motor de diseño basado en reglas subyacente y la interfaz de usuario optimizada.

Mantente Productivo con el Software de Diseño de PCB Basado en Reglas

Todas las características de diseño de PCB en Altium Designer fueron construidas para trabajar juntas y para ayudar a asegurar que tu placa cumpla con importantes estándares de la industria. Cualquier funcionalidad y estándares de seguridad que sean importantes para tu diseño pueden definirse como reglas de diseño, y tu diseño será verificado contra tus reglas de diseño a medida que creas tu placa. Ninguna otra aplicación de diseño de PCB te ayuda a mantenerte tan productivo y construir diseños de fuentes de alimentación altamente eficientes.

• Cuando necesites utilizar las mejores características de diseño para el diseño y análisis de filtros, recurre a Altium Designer, el líder de la industria en diseño y fabricación de PCB.

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• El diseño y simulación de filtros son fáciles con el conjunto completo de características de diseño y simulación de circuitos en Altium Designer.

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• La plataforma Altium 365 facilita compartir datos de proyectos y colaborar con otros diseñadores a través de una plataforma de nube gestionada.

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Construye y simula un filtro de fuente de alimentación para convertidores de potencia avanzados en Altium Designer.

Altium Designer te da acceso a un conjunto completo de herramientas de diseño de PCB que te ayudan a crear diseños de fuentes de alimentación altamente eficientes y seguros. Olvídate de usar múltiples programas para diseño, disposición y simulación, usa el mejor conjunto de herramientas de diseño de PCB de la industria en una aplicación poderosa.

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