Les meilleurs outils de conception de circuits d'alimentation avec simulation

Des alimentations de laboratoire aux circuits régulateurs de puissance sur cartes embarquées, les concepteurs doivent souvent créer un circuit d'alimentation personnalisé et sa mise en page. Ces circuits semblent simples à concevoir, mais il faut les outils de simulation et de vérification basés sur SPICE dans Altium Designer pour créer un circuit d'alimentation stable et de haute qualité.

Altium Designer vous offre bien plus que des outils de conception de circuits et de simulation ; vous pouvez facilement créer la mise en page de votre PCB et préparer votre carte pour la fabrication dans Altium Designer. Continuez à lire pour voir comment notre logiciel de conception de circuits vous aide à créer la meilleure conception et mise en page de circuit d'alimentation.

ALTIUM DESIGNER

Un package de conception de PCB unifié qui intègre des fonctionnalités de conception de circuits avec un éditeur de PCB puissant et des fonctionnalités de simulation.

Il est facile de concevoir un simple régulateur de tension, mais les alimentations de grade production vont bien au-delà des régulateurs linéaires. La conception de circuit d'alimentation pour votre PCB peut devenir très complexe, et plusieurs outils sont nécessaires pour créer vos schémas, la mise en page de PCB, les simulations et les fichiers de fabrication. Après avoir déterminé la meilleure topologie de régulation et de conversion de puissance pour votre système, vous devrez implémenter vos circuits dans des schémas et vérifier votre conception.

Lorsque vous avez accès à un ensemble intégré de conception, vous pouvez concevoir vos schémas d'alimentation, créer une disposition de PCB de haute qualité et exécuter des simulations de circuit dans un seul programme. Continuez à lire pour voir comment le meilleur ensemble de fonctionnalités de simulation et de conception de circuits peut vous aider à créer et simuler votre stratégie de conversion et de régulation d'énergie.

Choisir un régulateur et une stratégie de conversion d'énergie

La conception de circuits d'alimentation nécessite de considérer l'ensemble du système en blocs, en commençant par un circuit convertisseur AC vers DC, puis en passant à des étapes de conditionnement de puissance et de conversion d'énergie. Certaines topologies de régulateurs de tension ou de courant peuvent fournir plusieurs fonctions tout au long du processus de conversion d'énergie. Cependant, ces régulateurs peuvent être très complexes et doivent être validés par des simulations avant de passer à la fabrication.

La figure ci-dessous montre un exemple de diagramme de blocs qui inclut toutes les parties critiques d'une alimentation. Ce type de système est destiné à fournir une conversion d'énergie à haute efficacité avec un régulateur à découpage. Il pourrait recevoir de l'énergie du secteur et convertir l'AC en DC avec un redresseur en pont. La sortie du redresseur serait ensuite passée à un circuit PFC, qui lisserait les pics de courant d'un convertisseur à découpage. L'entrée et la sortie seraient ensuite filtrées pour éliminer l'EMI conduit et assurer qu'une puissance stable est transmise aux sections de régulation.

Étapes de conception de circuit d'alimentation et diagramme de blocs du convertisseur.

La section régulateur doit ensuite être conçue avec la topologie appropriée. La topologie de régulateur la plus courante est un régulateur à découpage, donnant une alimentation électrique SMPS. Ces alimentations peuvent être conçues pour fournir une tension de sortie très stable et une régulation à haute efficacité. Elles disposent également de nombreuses topologies bien connues pour la conversion DC-DC.

Créez n'importe quelle topologie de régulateur avec les meilleurs outils de conception de schémas

Créer la topologie de régulateur dont vous avez besoin pour assurer une conversion d'énergie à haute efficacité nécessite le meilleur ensemble d'outils de conception de schémas. Vous aurez également besoin d'accéder à un ensemble complet de composants de PCB qui incluent des modèles CAO pour utilisation dans votre agencement de PCB. Lorsque vous êtes prêt à commencer la conception de votre circuit d'alimentation et à trouver les composants nécessaires, utilisez l'ensemble complet d'outils de conception de PCB dans Altium Designer.

• La conception d'une alimentation à haute tension/courant élevé nécessite souvent de placer un circuit de correction du facteur de puissance (PFC) après votre circuit convertisseur AC en DC pour lisser les pics de courant sur l'entrée.

  En savoir plus sur la conception et l'analyse de circuits PFC.

• Lors de la conception de votre circuit régulateur à découpage, assurez-vous de choisir la bonne fréquence pour votre signal MLI, car cela influencera l'efficacité et l'ondulation sur la tension et le courant de sortie.

  En savoir plus sur la sélection de la meilleure fréquence pour votre régulateur à découpage.

• Votre alimentation peut nécessiter une isolation avec un transformateur pour garantir la sécurité de l'utilisateur.

  En savoir plus sur les alimentations isolées vs non isolées.

Créez chaque section de votre conception de circuit d'alimentation avec les outils de schémas hiérarchiques multicanal dans Altium Designer.

Simulation Intégrée pour la Conception de Circuit d'Alimentation

En raison des préoccupations de sécurité et de fonctionnement autour de nombreuses alimentations et circuits régulateurs, il est nécessaire de simuler chaque section d'une alimentation pour s'assurer qu'elle fournit le comportement électrique souhaité. Simuler une alimentation nécessite une simulation SPICE qui prend les données des composants et les modèles de sous-circuits directement de vos schémas. Ce type de simulation résout ensuite les lois de Kirchhoff et la loi d'Ohm pour garantir que votre conception de circuit fonctionnera comme prévu.

Les simulateurs SPICE vous permettent d'effectuer certaines simulations critiques dans le cadre de la conception de circuit d'alimentation :

• Analyse transitoire pour voir la tension, le courant et la puissance de sortie dans le domaine temporel
• Analyse du bruit pour examiner comment le bruit d'entrée est transformé en bruit de sortie
• Analyse en courant alternatif avec balayages de fréquence dans chaque section de l'alimentation
• Balayages de paramètres pour itérer à travers de multiples valeurs de circuit et optimiser la conception

L'analyse transitoire sera le plus souvent utilisée car ce type de simulation montre comment l'alimentation démarre et atteint son état de fonctionnement dans le domaine temporel. Vous pouvez alors déterminer quelles parties du système doivent changer, et vous pouvez itérer à travers des valeurs d'essai pour vos éléments de circuit avec des balayages de paramètres. Ces tâches ne nécessitent pas un package de simulation avancé, vous pouvez effectuer ces simulations et bien d'autres dans le meilleur logiciel de conception de PCB de l'industrie.

Utilisez Altium Designer pour les simulations SPICE

Le moteur de simulation SPICE dans Altium Designer est accessible à l'intérieur de l'éditeur schématique, et il prendra directement les données de vos bibliothèques de composants et modèles. Ces simulations sont faciles à configurer et à exécuter, et les données peuvent être sauvegardées pour une utilisation dans un programme d'analyse externe comme MATLAB. Les outils de balayage de paramètres sont idéaux pour optimiser la conception de votre circuit d'alimentation, et ces outils produiront de multiples résultats qui peuvent être comparés sur un seul graphique.

• Les circuits de filtrage sont des éléments basiques, mais ils sont très importants pour la conception d'alimentation car ils garantiront que votre système peut rester immunisé contre le bruit d'entrée.

  En savoir plus sur le contrôle EMI/EMC avec le filtrage d'alimentation.

• Faites attention à tout bruit généré ou reçu dans votre circuit régulateur pour vous assurer qu'il n'est pas excessif dans la sortie de l'alimentation électrique.

  En savoir plus sur l'analyse de la marge de bruit dans votre alimentation.

• La conception de circuits d'alimentation nécessite une simulation SPICE pour garantir que la puissance de sortie est stable et atteint la valeur souhaitée.

  En savoir plus sur l'exécution de simulations SPICE avec des circuits d'alimentation dans Altium Designer.

Le simulateur SPICE dans Altium Designer vous aide à vérifier la conception de votre circuit d'alimentation et à optimiser sa sortie de puissance.

Créez une disposition de PCB pour votre conception d'alimentation

Une fois que vous avez créé votre conception de circuit d'alimentation, il est temps de capturer vos schémas comme une disposition de carte de circuit imprimé vierge. Vous pouvez alors commencer à disposer les composants, à tracer les pistes, à concevoir les plans de puissance, à sélectionner les plans de masse, et bien plus encore. La disposition de votre PCB déterminera les mesures de gestion thermique que vous devrez considérer pour maintenir la température de la carte de circuit imprimé basse, et vous devrez vous procurer de vrais composants pour toutes les pièces de votre conception.

Altium Designer est bien plus qu'un logiciel de conception et de simulation de circuits, c'est l'application de conception de PCB la plus puissante du secteur pour le développement de produits. Les concepteurs d'alimentations auront accès à un ensemble complet d'outils de conception de PCB pour les schémas, la disposition physique, la simulation et la fabrication de PCB, le tout dans un seul programme. Tout ce qui est nécessaire pour produire une alimentation de haute qualité est inclus dans l'environnement de conception piloté par les règles d'Altium Designer.

La plupart des programmes de conception vous obligent à utiliser des éditeurs de schémas, des routeurs et des simulateurs séparés pour produire un seul produit. Cela rend le flux de travail inefficace et vous oblige même à utiliser des outils de conception tiers pour compléter une nouvelle conception. Au lieu de travailler dans ce type d'environnement fragmenté, vous devez créer votre prochain circuit imprimé SMPS dans un package de conception unifié.

Lorsque vous travaillez avec un logiciel de conception unifié, vous aurez accès à tout ce dont vous avez besoin pour créer un nouveau produit dans une seule application. C'est le type d'environnement que vous trouverez dans Altium Designer. Tout ce dont vous avez besoin se trouve dans une seule application, vous permettant de passer du concept au produit avec facilité.

Terminez votre conception d'alimentation avec les outils de disposition de PCB dans Altium Designer

L'avantage principal d'Altium Designer par rapport aux autres plateformes de conception de PCB réside dans son interface de conception intégrée, où tout ce dont vous avez besoin pour la conception et la mise en page de circuits d'alimentation est inclus dans un seul programme. Au lieu de placer tout dans des programmes séparés, Altium Designer comprend un ensemble complet de fonctionnalités dont vous avez besoin pour terminer votre mise en page de PCB et la préparer pour la fabrication. Aucune autre application de conception de PCB ne rend aussi facile la mise sur le marché d'un nouveau produit avec un seul programme.

• Concevoir vos circuits d'alimentation, placer les composants et tracer les pistes sont des tâches faciles dans Altium Designer. L'environnement de conception basé sur des règles dans Altium Designer vérifie instantanément votre mise en page par rapport aux règles de conception au fur et à mesure que vous créez votre carte de circuit.

  En savoir plus sur l'environnement de conception intégré dans Altium Designer.

• Les outils de routage et de mise en page puissants dans Altium Designer sont clés pour votre productivité et vous aideront à rester dans vos exigences mécaniques.

  En savoir plus sur les fonctionnalités de routage dans Altium Designer.

• Une fois que vous avez créé votre conception de circuit d'alimentation et effectué des simulations de circuit, vous pouvez partager votre projet et les données de simulation avec votre équipe via Altium 365.

  En savoir plus sur le partage de vos données de projet PCB avec Altium 365.

L'ensemble complet de fonctionnalités de conception de circuits d'alimentation PCB dans Altium Designer.

Vous ne devriez pas avoir à utiliser des programmes séparés pour la disposition de PCB, la simulation et la conception de circuits pour construire votre prochaine alimentation électrique. Vous pouvez créer des conceptions de circuits d'alimentation avec n'importe quelle topologie en utilisant le meilleur logiciel de conception de circuits et les outils de disposition dans Altium Designer. Aucune autre application ne vous offre le même niveau de support ou de productivité qu'Altium Designer.

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

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 des fonctionnalités plus approfondie ou l'un des Webinaires à la Demande.