Progettazione dello schema dell'alimentatore in Altium Designer

Se stai progettando un alimentatore da banco per un laboratorio di elettronica, o hai bisogno di progettare un alimentatore incorporato per un prodotto IoT, avrai bisogno di strumenti di progettazione PCB di prim'ordine. Altium è qui per aiutarti a pianificare l'architettura del tuo alimentatore e creare un insieme di schemi dettagliati con potenti funzionalità di progettazione e simulazione dei circuiti. Con le funzionalità di progettazione schematica in Altium Designer, puoi creare e simulare il tuo nuovo progetto di alimentatore. Avrai anche le funzionalità di cui hai bisogno per reperire componenti e preparare il tuo nuovo alimentatore per la produzione. Nessun'altra piattaforma di progettazione PCB ti offre così tante funzionalità per il successo.

ALTIUM DESIGNER

Una piattaforma software professionale per la progettazione PCB che integra funzionalità di progettazione dei circuiti con un potente editor PCB e funzionalità di simulazione per la progettazione di alimentatori.

Ogni scheda elettronica necessita di un'alimentazione. La tua strategia di progettazione dell'alimentazione può coinvolgere circuiti integrati quando si lavora con segnali di basso livello, ma i progetti ad alta potenza necessitano di componenti discreti per fornire l'uscita e la regolazione di potenza richieste. Che tu stia creando un semplice regolatore utilizzando più convertitori e un LDO, o che tu stia progettando per un'uscita ad alta corrente, avrai bisogno di un potente editor schematico per creare il tuo circuito di alimentazione. Dai un'occhiata alla nostra guida completa alla progettazione dell'alimentazione per vedere come puoi utilizzare gli strumenti di progettazione in Altium Designer per la tua nuova scheda.

Pianificare la Progettazione dell'Alimentazione

La tua strategia di alimentazione e regolazione coinvolge diverse fasi e richiede di considerare la tua fonte di alimentazione in ingresso quando pianifichi il tuo nuovo progetto. La conversione AC-AC è piuttosto semplice e coinvolge solo la regolazione step-up o step-down, possibilmente con un circuito di fattore di correzione della potenza per aumentare l'efficienza. Se stai pianificando un'alimentazione per la conversione AC-DC, il tuo progetto di alimentazione sarà simile al diagramma a blocchi qui sotto.

Diagramma a blocchi del progetto di alimentazione AC-DC.

Una volta convertito l'ingresso AC in DC, puoi seguire la tipica strategia di conversione e regolazione DC-DC per ottenere una tensione DC stabile alla corrente desiderata. La conversione DC-DC richiede l'implementazione della giusta topologia di alimentazione. Le topologie più comuni sono la conversione buck, boost e buck-boost, ma si possono utilizzare topologie di alimentazione correlate per la conversione e la regolazione DC-DC. Nota che il flusso di lavoro mostrato di seguito viene utilizzato anche con fonti di alimentazione DC non regolate per generare energia DC stabile per i tuoi componenti.

Diagramma a blocchi del design dell'alimentatore DC-DC.

Ogni stadio nel regolatore deve essere costruito da componenti discreti e/o circuiti integrati che forniscono ciascuna funzione. Puoi creare un alimentatore da componenti passivi e IC regolatori di potenza, oppure puoi usare componenti discreti. Diversi stadi possono essere isolati per prevenire che un'alta tensione raggiunga la porta di uscita, eliminando così un importante pericolo per la sicurezza. Una volta determinata la tua strategia di conversione e regolazione della potenza, devi scegliere i tuoi componenti e creare gli schemi.

Progettazione dello schema per un nuovo alimentatore

Le fasi di conversione e regolazione mostrate sopra sono ben note e disponibili come progetti di riferimento da numerosi produttori. Puoi anche trovare molti esempi di diversi progetti di regolatori e convertitori sul blog di progettazione PCB di Altium. L'editor schematico in Altium Designer ti permette di trovare i componenti di cui hai bisogno per la tua scheda con il pannello di ricerca dei componenti dei produttori. Questi componenti avranno simboli schematici verificati, impronte PCB e modelli 3D, così come informazioni aggiornate sulla fornitura con quantità e prezzi aggiornati.

• Quando stai costruendo un nuovo regolatore a commutazione, devi progettare e simulare tutti gli aspetti del tuo nuovo dispositivo con il miglior editor schematico.

  Vedi un esempio di progetto di regolatore in Altium Designer.

• Le tue fasi di conversione e regolazione DC-DC richiedono la selezione della topologia giusta per il tuo nuovo progetto di alimentazione. Scopri di più sulle topologie dei convertitori DC-DC.
• Puoi trovare i componenti di cui hai bisogno per ogni fase di conversione e regolazione nel tuo progetto di alimentazione con il pannello di ricerca dei componenti dei produttori in Altium Designer.

  Scopri di più sul pannello di ricerca dei componenti dei produttori in Altium Designer.

Sezioni di rettificatore, filtro EMI, PFC e convertitore buck in un progetto di alimentazione in Altium Designer

Progettazione di Ogni Fase del Regolatore

Quando si selezionano i componenti per il proprio progetto di alimentazione, è importante prestare particolare attenzione alle specifiche importanti nei datasheet. I livelli di tensione/corrente di ingresso e uscita sono molto importanti, ma è necessario considerare anche altri componenti per la regolazione. Se la fonte di alimentazione in ingresso varierà durante il funzionamento, sarà necessario avere una strategia per garantire che l'uscita dall'alimentatore rimanga stabile durante il funzionamento. Questo è forse il punto più importante nella progettazione di un alimentatore per adattarsi a diverse fonti di alimentazione in ingresso.

Le tue fasi di regolazione potrebbero dover avere un feedback con un IC controller di regolatore, che poi utilizza un segnale PWM per garantire che l'uscita dal tuo regolatore sia mantenuta alla tensione desiderata. L'idea è mantenere l'uscita della fase di regolazione sopra la tensione di dropout per l'LDO finale (vedi sopra), o impostare l'uscita del regolatore su un valore specifico. Esistono IC controller disponibili per questi compiti, e possono essere facilmente aggiunti a un progetto di regolatore nel loop di feedback.

Valutare il proprio progetto di alimentazione con le simulazioni

Una volta che hai cascato le tue fasi di regolazione e determinato come si comporterà il tuo segnale di potenza in ingresso, dovrai verificare la funzionalità del tuo progetto prima di creare il tuo layout. Questo è il momento migliore per esaminare il tuo progetto di alimentazione con un simulatore basato su SPICE. Quando il tuo editor schematico include uno strumento di simulazione integrato, sarai in grado di eseguire immediatamente simulazioni DC e a segnale misto direttamente dai tuoi dati schematici. Una volta valutato il tuo progetto, puoi utilizzare uno strumento di cattura schematica integrato per iniziare il layout del tuo alimentatore.

• Lavorare con un simulatore di circuiti direttamente nel tuo editor schematico ti permette di valutare immediatamente il tuo nuovo progetto di alimentazione e determinare che i tuoi circuiti funzioneranno correttamente.

  Scopri di più sull'uso di un editor schematico con un simulatore SPICE integrato.

• Le fasi di regolazione in un alimentatore possono essere isolate o non isolate. Un alimentatore isolato è più sicuro poiché impedisce che una scarica ad alta tensione raggiunga l'uscita.

  Scopri di più sugli alimentatori isolati e non isolati.

• La cattura schematica è il primo passo coinvolto nella creazione di un layout PCB per il tuo progetto di alimentazione.

  Scopri di più sulla creazione di un layout PCB da uno schema utilizzando la cattura schematica.

Output di simulazione MOSFET generati dall'editor schematico in Altium Designer

Il Miglior Software ECAD per la Progettazione di Alimentatori

Dall'editor schematico agli potenti strumenti CAD, Altium Designer ha tutto ciò di cui hai bisogno per la progettazione di alimentatori. L'editor schematico include un simulatore di circuiti per valutare la funzionalità del circuito, e l'editor PCB ti permette di importare istantaneamente il tuo schema in un nuovo layout. Resterai al massimo della tua produttività quando utilizzi Altium Designer.

Completa l'Intera Progettazione PCB in Altium Designer

Sebbene le funzionalità di progettazione schematica e simulazione di circuiti in Altium Designer siano ideali per la progettazione di alimentatori, non sarai limitato alla costruzione di regolatori e convertitori. Le funzionalità di progettazione schematiche e di layout in Altium Designer possono essere utilizzate per creare nuovi potenti prodotti in qualsiasi applicazione. Dalla progettazione ad alta velocità/alta frequenza ai sistemi di distribuzione dell'energia, avrai a disposizione un set completo di strumenti per tutti gli aspetti della progettazione elettronica.

Altium Designer è anche l'unica piattaforma che ti offre le funzionalità di cui hai bisogno per preparare una scheda per la produzione su larga scala. Altium Designer rende questo processo facile integrando tutti i tuoi dati di progettazione in un'unica posizione. Non dovrai utilizzare programmi separati per creare distinte materiali, file Gerber, file di foratura o disegni di assemblaggio. Puoi preparare tutto ciò di cui hai bisogno per la prototipazione e la produzione su larga scala in Altium Designer.

• La creazione di schemi, la simulazione e il layout per il design di alimentatori sono incredibilmente facili in Altium Designer. Il motore di progettazione basato su regole di Altium Designer riunisce tutte le funzionalità di progettazione in un unico programma. Scopri di più sull'ambiente di progettazione integrato in Altium Designer.
• Una volta creato il layout del tuo PCB, puoi esaminare la distribuzione dell'energia in tutto il tuo PCB con il PDN Analyzer di Altium Designer. Puoi localizzare i punti caldi sulla tua scheda e correggere il layout per eliminarli rapidamente e facilmente. Scopri di più sul PDN Analyzer in Altium Designer.
• Quando sei pronto per produrre schede per il tuo nuovo design di alimentatori, puoi inviare immediatamente il rilascio del tuo progetto al tuo produttore aggiungendo Altium Concord Pro ad Altium Designer. Scopri di più sull'aggiunta di Altium Concord Pro ad Altium Designer.

Il design di alimentatori in un ambiente integrato ti aiuta a rimanere produttivo e a creare prodotti di qualità superiore. Se stai appena iniziando a utilizzare un ambiente integrato di progettazione PCB, Altium ti fornisce le risorse di cui hai bisogno per progettare con successo. Avrai accesso al forum AltiumLive, a webinar e podcast con esperti del settore, a un'enorme base di conoscenze con molti consigli di progettazione e a tutorial di progettazione. Nessun'altra azienda di software per la progettazione PCB è così investita nel tuo successo.

Altium Designer ha stabilito un nuovo standard nella progettazione di circuiti, layout di PCB e simulazione. Puoi implementare le linee guida per la progettazione dell'alimentazione presentate qui e creare altri prodotti potenti quando utilizzi Altium Designer.

Altium Designer su Altium 365 offre un livello di integrazione senza precedenti nell'industria elettronica, finora relegato al mondo dello sviluppo software, permettendo ai progettisti di lavorare da casa e raggiungere livelli di efficienza senza precedenti.

Abbiamo appena iniziato a scoprire cosa è possibile fare con Altium Designer su Altium 365. Puoi consultare la pagina del prodotto per una descrizione delle funzionalità più dettagliata o uno dei Webinar On-Demand.