Conception de schéma d'alimentation électrique dans Altium Designer

Que vous conceviez une alimentation de laboratoire pour un laboratoire d'électronique, ou que vous ayez besoin de concevoir une alimentation embarquée pour un produit IoT, vous aurez besoin d'outils de conception de PCB de classe mondiale. Altium est là pour vous aider à planifier votre alimentation et à créer un ensemble de schémas détaillés avec des fonctionnalités puissantes de conception et de simulation de circuits. Avec les fonctionnalités de conception de schémas dans Altium Designer, vous pouvez créer et simuler votre nouvelle conception d'alimentation. Vous disposerez également des fonctionnalités nécessaires pour sourcer les composants et préparer votre nouvelle alimentation pour la fabrication. Aucune autre plateforme de conception de PCB ne vous offre autant de fonctionnalités pour réussir.

ALTIUM DESIGNER

Une plateforme logicielle de conception de PCB professionnelle qui intègre des fonctionnalités de conception de circuits avec un éditeur de PCB puissant et des fonctionnalités de simulation pour la conception d'alimentation.

Chaque carte de circuit a besoin d'une alimentation. Votre stratégie de conception d'alimentation peut impliquer des circuits intégrés lors du travail avec des signaux de faible niveau, mais les conceptions de haute puissance nécessitent des composants discrets pour fournir la puissance de sortie et la régulation requises. Que vous créiez un régulateur simple en utilisant plusieurs convertisseurs et un LDO, ou que vous conceviez pour une sortie de courant élevé, vous aurez besoin d'un éditeur de schéma puissant pour créer votre circuit d'alimentation. Jetez un œil à notre guide de conception d'alimentation complet pour voir comment vous pouvez utiliser les outils de conception dans Altium Designer pour votre nouvelle carte.

Planifier votre conception d'alimentation

Votre stratégie d'alimentation et de régulation implique plusieurs étapes, et elle nécessite de prendre en compte votre source d'alimentation d'entrée lors de la planification de votre nouvelle conception. La conversion AC-AC est assez simple et n'implique qu'une régulation élévatrice ou abaisseuse, éventuellement avec un circuit de facteur de correction de puissance pour augmenter l'efficacité. Si vous planifiez une alimentation pour une conversion AC-DC, votre conception d'alimentation sera similaire au schéma de bloc ci-dessous.

Schéma de bloc de conception d'alimentation AC-DC.

Une fois que vous avez converti votre entrée AC en DC, vous pouvez suivre la stratégie de conversion et de régulation DC-DC typique pour fournir une tension DC stable au courant désiré. La conversion DC-DC nécessite la mise en œuvre de la topologie d'alimentation appropriée. Les topologies les plus courantes sont la conversion abaisseuse (buck), élévatrice (boost) et abaisseur-élévateur (buck-boost), mais des topologies d'alimentation connexes peuvent être utilisées pour la conversion et la régulation DC-DC. Notez que le diagramme de flux montré ci-dessous est également utilisé avec des sources d'alimentation DC non régulées pour générer une alimentation DC stable pour vos composants.

Diagramme de bloc de conception d'alimentation DC-DC.

Chaque étape du régulateur doit être construite à partir de composants discrets et/ou de circuits intégrés qui fournissent chaque fonction. Vous pouvez créer une alimentation à partir de passifs et de circuits intégrés régulateurs de puissance, ou vous pouvez utiliser des composants discrets. Différentes étapes peuvent être isolées pour empêcher une haute tension d'atteindre le port de sortie, ce qui élimine un danger de sécurité important. Une fois que vous avez déterminé votre stratégie de conversion et de régulation de puissance, vous devez choisir vos composants et créer des schémas.

Conception de schéma pour une nouvelle alimentation

Les étapes de conversion et de régulation présentées ci-dessus sont bien connues et disponibles sous forme de conceptions de référence chez plusieurs fabricants. Vous pouvez également trouver de nombreux exemples de différents designs de régulateurs et de convertisseurs sur le blog de conception de PCB d'Altium. L'éditeur de schémas dans Altium Designer vous permet de trouver les composants nécessaires pour votre carte avec le panneau de recherche de pièces du fabricant. Ces composants auront des symboles schématiques vérifiés, des empreintes de PCB et des modèles 3D, ainsi que des informations de sourcing actuelles avec des quantités et des prix mis à jour.

• Lorsque vous construisez un nouveau régulateur à découpage, vous devez concevoir et simuler tous les aspects de votre nouveau dispositif avec le meilleur éditeur de schémas.

  Voyez un exemple de projet de régulateur dans Altium Designer.

• Vos étapes de conversion et de régulation DC-DC nécessitent de sélectionner la bonne topologie pour votre nouveau design d'alimentation électrique. En savoir plus sur les topologies de convertisseurs DC-DC.
• Vous pouvez trouver les composants nécessaires pour chaque étape de conversion et de régulation dans votre conception d'alimentation avec le panneau de recherche de pièces du fabricant dans Altium Designer.

  En savoir plus sur le panneau de recherche de pièces du fabricant dans Altium Designer.

Sections de redresseur, filtre EMI, PFC et convertisseur buck d'une conception d'alimentation dans Altium Designer

Conception de chaque étape de régulateur

Lorsque vous sélectionnez des composants pour la conception de votre alimentation électrique, prêtez une attention particulière aux spécifications importantes dans les fiches techniques. Les niveaux de tension/courant d'entrée et de sortie sont assez importants, mais vous devez également considérer d'autres composants pour la régulation. Si votre source d'alimentation d'entrée varie pendant le fonctionnement, vous devrez avoir une stratégie pour garantir que la sortie de votre alimentation reste stable pendant le fonctionnement. C'est peut-être le point le plus important dans la conception d'une alimentation électrique pour s'adapter à différentes sources d'alimentation d'entrée.

Vos étages de régulation peuvent nécessiter un retour d'information avec un contrôleur de régulateur IC, qui utilise ensuite un signal PWM pour garantir que la sortie de votre régulateur est maintenue à la tension souhaitée. L'idée est de maintenir la sortie de l'étage régulateur au-dessus de la tension de chute pour le LDO final (voir ci-dessus), ou de régler la sortie du régulateur à une valeur spécifique. Des contrôleurs IC sont disponibles pour ces tâches, et ils peuvent être facilement ajoutés à une conception de régulateur dans la boucle de retour.

Évaluer votre conception d'alimentation électrique avec des simulations

Une fois que vous avez enchaîné vos étages de régulateur et déterminé le comportement de votre signal d'alimentation en entrée, vous devrez vérifier la fonctionnalité de votre conception avant de créer votre agencement. C'est le meilleur moment pour examiner votre conception d'alimentation électrique avec un simulateur basé sur SPICE. Lorsque votre éditeur de schéma inclut un outil de simulation intégré, vous pourrez exécuter instantanément des simulations DC et de signaux mixtes directement à partir de vos données de schéma. Une fois que vous avez évalué votre conception, vous pouvez utiliser un outil de capture de schéma intégré pour commencer l'agencement de votre alimentation électrique.

• Travailler avec un simulateur de circuit directement dans votre éditeur de schéma vous permet d'évaluer instantanément votre nouvelle conception d'alimentation électrique et de déterminer que vos circuits fonctionneront correctement.

  En savoir plus sur l'utilisation d'un éditeur de schéma avec un simulateur SPICE intégré.

• Les étages de régulateur dans une alimentation électrique peuvent être isolés ou non isolés. Une alimentation électrique isolée est plus sûre car elle empêche le choc de haute tension d'atteindre la sortie.

  En savoir plus sur les alimentations électriques isolées et non isolées.

• La capture de schéma est la première étape impliquée dans la création d'un agencement de PCB pour votre conception d'alimentation électrique.

  En savoir plus sur la création d'un agencement de PCB à partir d'un schéma en utilisant la capture de schéma.

Les résultats de simulation MOSFET générés à partir de l'éditeur de schéma dans

Le meilleur logiciel ECAD pour la conception d'alimentations électriques

Depuis l'éditeur de schémas jusqu'aux puissants outils CAO, Altium Designer a tout ce dont vous avez besoin pour la conception d'alimentations électriques. L'éditeur de schémas inclut un simulateur de circuit pour évaluer la fonctionnalité du circuit, et l'éditeur de PCB vous permet d'importer instantanément votre schéma dans une nouvelle mise en page. Vous resterez au sommet de votre productivité lorsque vous utilisez Altium Designer.

Complétez votre conception de PCB entière dans Altium Designer

Bien que la conception de schémas et les fonctionnalités de simulation de circuits dans Altium Designer soient idéales pour la conception d'alimentations électriques, vous ne serez pas limité à la construction de régulateurs et de convertisseurs. Les fonctionnalités de conception de schémas et de mise en page dans Altium Designer peuvent être utilisées pour créer de nouveaux produits puissants dans n'importe quelle application. De la conception haute vitesse/haute fréquence aux systèmes de distribution d'énergie, vous disposerez d'un ensemble complet d'outils pour tous les aspects de la conception électronique.

Altium Designer est également la seule plateforme qui vous offre les fonctionnalités nécessaires pour préparer une carte pour la fabrication à grande échelle. Altium Designer rend ce processus facile en intégrant toutes vos données de conception en un seul endroit. Vous n'aurez pas besoin d'utiliser des programmes séparés pour créer des nomenclatures, des fichiers Gerber, des fichiers de perçage ou des dessins d'assemblage. Vous pouvez préparer tout ce dont vous avez besoin pour le prototypage et la fabrication à grande échelle dans Altium Designer.

• La création de schémas, la simulation et la mise en page pour la conception d'alimentations électriques sont incroyablement faciles dans Altium Designer. Le moteur de conception basé sur des règles dans Altium Designer rassemble toutes vos fonctionnalités de conception dans un seul programme. En savoir plus sur l'environnement de conception intégré dans Altium Designer.
• Une fois votre mise en page PCB créée, vous pouvez examiner la distribution de puissance dans votre PCB avec l’analyseur PDN d’Altium Designer. Vous pouvez localiser les points chauds sur votre carte et corriger votre mise en page pour les éliminer rapidement et facilement. En savoir plus sur l'analyseur PDN dans Altium Designer.
• Lorsque vous êtes prêt à produire des cartes pour votre nouvelle conception d'alimentation électrique, vous pouvez envoyer instantanément la publication de votre projet à votre fabricant lorsque vous ajoutez Altium Concord Pro à Altium Designer. En savoir plus sur l'ajout d'Altium Concord Pro à Altium Designer.

La conception d'alimentations électriques dans un environnement intégré vous aide à rester productif et à créer des produits de meilleure qualité. Si vous commencez tout juste à utiliser un environnement de conception de PCB intégré, Altium vous fournit les ressources dont vous avez besoin pour concevoir avec succès. Vous aurez accès au forum AltiumLive, à des webinaires et des podcasts avec des experts de l'industrie, une vaste base de connaissances avec de nombreux conseils de conception, et des tutoriels de conception. Aucune autre entreprise de logiciels de conception de PCB n'est autant investie dans votre succès.

Altium Designer a établi un nouveau standard dans la conception de circuits, l'agencement de PCB et la simulation. Vous pouvez mettre en œuvre les directives de conception de l'alimentation présentées ici et créer d'autres produits puissants lorsque vous utilisez Altium Designer.

Altium Designer sur Altium 365 offre une quantité sans précédent d'intégration à l'industrie électronique, jusqu'alors reléguée au monde du développement logiciel, permettant aux concepteurs de travailler depuis chez eux et d'atteindre des niveaux d'efficacité inédits.

Nous n'avons fait qu'effleurer la surface de ce qu'il est possible de faire avec Altium Designer sur Altium 365. Vous pouvez consulter la page du produit pour une description plus approfondie des fonctionnalités ou l'un des Webinaires à la Demande.