Électronique de puissance pour les batteries PCB au lithium fer phosphate dans Altium Designer

L'électronique de puissance englobe une liste massive de systèmes qui rendent la vie moderne possible. Des systèmes automobiles aux systèmes de distribution d'énergie, l'électronique de puissance est responsable de contrôler et de gérer le flux d'énergie à travers un système électrique. Avec les systèmes d'énergie alternative destinés à devenir plus populaires à l'avenir, les ingénieurs et les concepteurs ont besoin du bon logiciel de conception de PCB pour les systèmes d'électronique de puissance.

Le logiciel de conception pour les systèmes d'électronique de puissance doit inclure l'accès à d'immenses bibliothèques de composants et des fonctionnalités de gestion, ainsi que des outils qui montrent le lien entre la distribution d'énergie et les points chauds dans les PCB. Avec Altium Designer, vous pouvez prendre le contrôle sur chaque aspect de l'électronique de puissance pour les batteries au phosphate de lithium. Vous aurez accès à toutes ces fonctionnalités et plus encore dans une interface unique.

ALTIUM DESIGNER^®

Un package de conception de PCB unifié avec des outils de conception pour l'électronique de puissance et les applications de distribution.

Les combustibles fossiles se démodent et seront progressivement remplacés par des sources d'énergie alternatives comme les fermes solaires et les parcs éoliens. La gestion de l'énergie est un sujet important dans la littérature de recherche, et les chercheurs ont sérieusement exploré l'utilisation de plusieurs méthodes pour stocker l'énergie pendant les interruptions de la génération d'énergie. Ces méthodes incluent l'utilisation de batteries au phosphate de lithium (plus spécifiquement, LiFePO4), qui permettent de libérer l'énergie dans le réseau lorsque la génération diminue.

Les batteries au lithium-ion ne sont pas uniquement réservées aux systèmes de stockage d'énergie. Ces batteries se retrouvent dans les appareils mobiles, les batteries pour véhicules électriques et hybrides, ainsi que dans d'autres appareils électroniques nécessitant des batteries rechargeables. Les systèmes de charge pour ces batteries doivent répondre à des exigences similaires à celles des systèmes de charge pour le stockage d'énergie, bien que à une échelle plus réduite.

Ce qu'il faut savoir sur les phosphates de lithium dans la conception de PCB

Les systèmes électroniques de puissance pour les batteries au phosphate de lithium doivent être conçus pour réguler le taux de charge et prévenir la surcharge. Une batterie surchargée peut produire un excès de gaz hydrogène et oxygène à mesure que l'électrolyte chauffe à une température élevée. Avec des batteries entièrement scellées, cette accumulation de gaz peut créer un danger que la batterie explose. Cela réduit la durée de vie globale de la batterie. Sans un système de gestion de l'énergie et de protection, la batterie peut également surchauffer, créant un risque d'incendie dans les cas extrêmes. Les batteries au phosphate de lithium ont une densité d'énergie de sortie inférieure à celle des autres batteries au lithium-ion, elles tendent donc à être plus sûres.

Exigences du système de gestion de l'énergie

Les systèmes de gestion de l'énergie pour les batteries rechargeables au lithium-ion et au phosphate de lithium doivent réguler la tension/le courant de charge et limiter le courant de charge pour prévenir la surcharge. Ces systèmes devraient également garantir que le taux de décharge peut être contrôlé ou supprimé en cas de court-circuit, aidant ainsi à prolonger la durée de vie des batteries.

Ces systèmes électroniques de puissance pour contrôler la charge et la décharge des batteries doivent être construits pour répondre à d'autres exigences de fonctionnement importantes. Ces systèmes seront soumis à des cycles thermiques tout au long de leur vie plus souvent que la plupart des PCBs. Ces systèmes transporteront également un courant élevé, ils doivent donc être conçus pour résister à des températures plus élevées que d'autres PCBs. L'environnement électrochimique dans lequel ces systèmes électroniques fonctionnent les expose à un risque de corrosion.

• Si vous prévoyez d'utiliser une batterie pour alimenter votre prochain appareil mobile ou fournir une alimentation d'urgence, vous avez de nombreuses options parmi lesquelles choisir.

  En savoir plus sur les batteries au lithium phosphate et ioniques dans la conception de PCB.

• Les systèmes de distribution d'énergie et les réseaux de batteries fonctionnent souvent à haute tension et courant, et ils nécessitent des techniques de conception spécialisées pour assurer la fiabilité.En savoir plus sur la conception de PCB pour les systèmes d'alimentation haute tension.
• Concevoir des systèmes d'alimentation est beaucoup plus facile lorsque vous utilisez un outil d'analyse de livraison d'énergie lors de la conception d'électronique de puissance.En savoir plus sur l'incorporation de simulations PDN dans la conception d'électronique de puissance.

Préparer une simulation de réseau de distribution d'énergie dans Altium Designer

Alimentation par batterie pour les systèmes embarqués

Les systèmes embarqués marquent leur présence dans plusieurs domaines, allant de l'aérospatial à l'automobile et aux systèmes militaires. Avec une puissance de traitement de plus en plus importante intégrée dans les PCB pour ces systèmes, et face à des exigences croissantes en termes de mobilité et de disponibilité, les concepteurs doivent prendre en compte la puissance consommée par ces systèmes et choisir la stratégie de gestion de l'énergie appropriée, orientée spécifiquement vers l'alimentation par batterie. Les ingénieurs jouent un rôle majeur dans le développement de méthodologies de gestion de l'énergie pour l'électronique dans les systèmes embarqués.

Gestion thermique et de l'énergie de la batterie dans les systèmes embarqués

Les concepteurs et les ingénieurs systèmes ont besoin d'un certain nombre d'outils importants qui vont au-delà des fonctionnalités de disposition des PCB. Comme les systèmes embarqués incluent des capacités de traitement, la consommation d'énergie peut être réduite périodiquement lorsque les concepteurs configurent leurs processeurs pour entrer en mode veille lorsqu'ils ne sont pas utilisés. Cela aura un impact énorme sur la puissance consommée dans votre système embarqué et augmentera la durée de vie des composants sur la carte. La partie gestion de l'énergie du système doit alors réagir pour s'assurer que la charge et la puissance consommée sont limitées à des valeurs acceptables.

En plus d'utiliser des composants à faible puissance, identifier et éliminer les points chauds dans les PCBs aide à prolonger la durée de vie globale du système. Assurer une livraison de puissance avec des pertes minimales et une gestion thermique adéquate est possible lorsque les concepteurs utilisent un analyseur de réseau de distribution d'énergie intégré à leur logiciel de conception de PCB. Ce type de simulation permet aux concepteurs d'identifier facilement les points chauds dans leur dispositif pendant le fonctionnement et d'expérimenter avec des redesigns potentiels.

• La conception de réseau de distribution d'énergie peut sembler difficile, mais cela ne doit pas l'être lorsque vous travaillez avec le bon package de simulation.

  Voyez comment vous pouvez devenir un expert en réseau de distribution d'énergie.

• Une fois que vos batteries commencent à fournir de l'énergie, vous devez vous assurer que votre réseau de distribution d'énergie peut livrer de l'énergie à votre système avec des pertes minimales.

  Apprenez-en plus sur la conception de système de distribution d'énergie avec Lee Ritchey.

• Vous pourriez avoir besoin d'un régulateur pour votre système de gestion de l'énergie, et vous devrez décider quel type de régulateur satisfera vos besoins en énergie. Apprenez-en plus sur la sélection d'un régulateur de tension dans votre système de gestion de l'énergie.

Identifier les points chauds dans un réseau de distribution d'énergie

Conception de Systèmes de Gestion de l'Énergie dans Altium Designer

Étant donné les exigences complexes en matière de systèmes de gestion de l'énergie dans les PCB alimentés par des batteries au phosphate de lithium, votre logiciel de conception doit inclure des capacités qui intègrent votre conception, la gestion des composants et les fonctionnalités d'analyse dans un seul environnement. Concevoir des capacités de gestion de l'énergie pour les systèmes embarqués nécessite d'organiser votre gestion de l'énergie, régulation et fonctionnalité de traitement des données dans des schémas hiérarchiques. Ce processus est beaucoup plus facile lorsque vous travaillez avec des outils de conception schématique hiérarchiques dans votre logiciel de conception de PCB.

Altium Designer : La seule plateforme de conception de PCB unifiée

Le bon logiciel de conception peut vous aider à concevoir et vérifier la fonctionnalité de votre système de gestion de l'énergie de la batterie sans avoir à passer d'un programme de conception à un autre. Seul Altium Designer place vos fonctionnalités de conception essentielles au sein d'un seul programme. Les fonctionnalités de conception hiérarchique vous aident à rester organisé, et les fonctionnalités de simulation vous aident à vérifier la fonctionnalité de votre système de charge et de gestion de la batterie.

• Concevoir tout système de gestion de l'énergie nécessite de travailler avec un éditeur schématique. Altium Designer adopte une approche de conception schématique hiérarchique et multi-canal, vous permettant d'inclure des fonctionnalités complexes dans votre carte tout en restant organisé.En savoir plus sur la création schématique multi-canal hiérarchique dans Altium Designer.
• Les pads et les vias sont des éléments importants pour la gestion thermique et doivent être conçus correctement.Voyez comment Altium Designer change la conception des vias et des pads de PCB.
• L'analyse de la distribution de puissance est cruciale pour identifier les points chauds, garantir que la puissance maximale est délivrée aux composants et estimer la consommation d'énergie dans tout votre système de gestion de l'énergie. En savoir plus sur le travail avec l'extension PDN Analyzer d'Altium Designer.

Travailler avec le bon logiciel de conception vous aidera à garantir que votre système de charge de batterie et de gestion de l'énergie contient toutes les capacités nécessaires pour fonctionner correctement. Avec Altium Designer, les outils de conception dont vous avez besoin pour construire des systèmes de gestion de l'énergie sont présents dans un seul programme. Vous pouvez accéder à la conception, à l'analyse du réseau de distribution d'énergie et aux outils de vérification dans une seule interface.

Lorsque vous travaillez avec Altium Designer, vous aurez accès aux outils et ressources dont vous avez besoin pour réussir. Vous aurez un accès instantané au forum AltiumLive, aux webinaires et podcasts avec des experts de l'industrie, et à une base de connaissances étendue remplie de conseils de conception et de tutoriels. Aucune autre entreprise de logiciels de conception de PCB ne vous offre autant de ressources pour réussir.

Tandis que d'autres plateformes de logiciels de conception de PCB sont occupées à séparer leurs outils dans différents programmes avec un flux de travail incohérent, Altium Designer unifie les fonctionnalités de conception essentielles dans un seul environnement. Ne vous contentez pas d'autres plateformes de conception qui sapent votre productivité. Au lieu de cela, vous devez travailler avec le meilleur logiciel : vous avez besoin d'Altium Designer.