Guida completa alla progettazione e simulazione di filtri per alimentatori

La progettazione di un PCB per un'alimentazione può essere tanto complessa quanto quella di apparecchiature di rete ad alta velocità e sistemi embedded complessi. Questi disegni di circuiti stampati devono tenere conto di una gamma di comportamenti e requisiti di sicurezza, specialmente quando si ha a che fare con alte tensioni e correnti che raggiungono l'uscita dell'alimentatore. Oltre agli standard di sicurezza coinvolti nei PCB per alimentatori, la selezione dei componenti è critica per garantire che il design possa fornire l'uscita di potenza desiderata senza eccessivo rumore, oscillazioni e generazione di calore.

Con gli strumenti CAD giusti e le funzionalità di ricerca componenti, è facile trovare e aggiungere componenti ai tuoi progetti di alimentazione. Puoi quindi creare rapidamente il tuo layout assicurandoti che il tuo design sia conforme agli standard industriali di base su ESD, gestione della corrente e del calore, sicurezza e molto altro. Continua a leggere per vedere alcune linee guida importanti sulla progettazione di PCB per alimentatori e come puoi assicurarti

ALTIUM DESIGNER^®

L'applicazione di progettazione e simulazione elettronica migliore del settore per i progettisti professionali di alimentatori.

I filtri sono un circuito estremamente importante con una funzione semplice: rimuovere alcuni contenuti di frequenza da un segnale elettrico desiderato. Come elemento di rimozione del rumore e di condizionamento della potenza in un'alimentazione, i filtri utilizzati nelle alimentazioni sono normalmente filtri passa-basso progettati per trasmettere corrente continua a un carico. Questi filtri potrebbero anche essere induttori che rimuovono il rumore in modo comune dalle linee di ingresso o di uscita di un'alimentazione. Poiché sono così importanti, i progettisti di elettronica di potenza hanno bisogno di strumenti di simulazione e layout per aiutarli a progettare, valutare e costruire filtri per le alimentazioni.

I circuiti di filtro sono fondamentali per controllare il rumore in qualsiasi sistema elettronico, ma anche i circuiti di filtro semplici devono essere valutati per la loro funzionalità. Alcuni degli strumenti di base di cui gli ingegneri dei sistemi di potenza hanno bisogno per la progettazione dei filtri sono:

• Uno strumento di progettazione di circuiti e creazione di schemi per la selezione dei componenti del filtro e la costruzione di progetti di filtri
• Un pacchetto di simulazione SPICE integrato per valutare la funzionalità elettrica
• Funzioni integrate di acquisizione schematica per importare le impronte dei PCB in un layout di circuito stampato vuoto
• Funzionalità di ricerca componenti per aiutare a trovare parti e dati di approvvigionamento per i principali distributori

Con questo set completo di strumenti in Altium Designer, la progettazione del filtro dell'alimentazione è molto più semplice e richiede una sola applicazione. Segui queste linee guida per la progettazione del filtro dell'alimentazione per assicurarti che i tuoi progetti abbiano basso rumore e l'uscita di potenza desiderata.

Topologie e strategie di progettazione del filtro dell'alimentazione

Qualsiasi progettazione di filtro procede considerando il tipo specifico di rumore che deve essere rimosso dal sistema. Le progettazioni dell'alimentazione devono considerare 4 tipi generali di rumore che dovrebbero essere rimossi con un circuito di filtro. Queste fonti di rumore e la topologia del filtro utilizzata per eliminarle sono riassunte nell'immagine qui sotto:

Dalla tabella sopra, vediamo che il filtraggio dell'alimentazione coinvolge generalmente un filtro passa-basso per rimuovere il rumore in modo differenziale e un induttore di modo comune per eliminare il rumore in modo comune. La topologia specifica coinvolta è generalmente un circuito LC, ma i filtri in modo differenziale potrebbero essere un filtro attivo con un op-amp nei casi in cui sono necessari loop di feedback con guadagno.

Simulazioni SPICE Integrate per il Tuo Progetto di Filtro dell'Alimentazione

Ogni filtro dovrà superare molteplici simulazioni per assicurare che fornisca la larghezza di banda, la pendenza di attenuazione, l'attenuazione e il numero di poli desiderati. Una variazione di frequenza e una funzione di trasferimento sono gli strumenti principali utilizzati per valutare i filtri dell'alimentazione. Tuttavia, dovrebbe essere esaminata anche la potenza in uscita per assicurare che il filtro non riduca la potenza DC, quindi i filtri dell'alimentazione sono spesso circuiti LC con resistenza zero. La topologia del tuo filtro dell'alimentazione può essere simulata approfonditamente quando hai un pacchetto SPICE integrato nei tuoi strumenti di progettazione di circuiti e schemi.

• Quando progetti filtri, SPICE sarà lo strumento standard che utilizzerai per valutare la funzionalità dell'alimentazione e la potenza in uscita.

  Scopri di più sulle simulazioni SPICE per la progettazione e la valutazione dei circuiti.

• I tuoi strumenti per la progettazione di circuiti dovrebbero supportare qualsiasi topologia di regolatore di potenza, così come i componenti standard necessari per implementare l'isolamento a scopi di sicurezza nel tuo alimentatore.

  Scopri di più sulle alimentazioni isolate standard.

• I componenti che selezioni saranno un fattore determinante per l'affidabilità e il comportamento elettrico stabile. Le tue simulazioni SPICE dovrebbero esaminare la filtrazione di specifiche fonti di rumore e l'EMI a banda larga.

  Scopri di più sulla progettazione e simulazione di filtri EMI in Altium Designer.

Altium Designer include un potente simulatore SPICE con funzionalità di sweep dei parametri. Puoi eseguire compiti di progettazione importanti come determinare la dimensione giusta dell'induttore per un regolatore di commutazione.

Trova i tuoi componenti per i progetti di alimentazione PCB

I componenti dell'alimentazione devono essere scelti con cura per garantire la funzione elettrica e l'affidabilità. I tuoi componenti per l'alimentazione possono essere selezionati nel tuo software di progettazione PCB quando hai accesso immediato alla catena di fornitura elettronica attraverso le tue librerie di componenti. Altium Designer ti offre questo accesso alla catena di fornitura elettronica tramite il pannello di ricerca dei componenti del produttore, dove puoi cercare i componenti per produttore, numero di parte o specifica. Puoi quindi aggiungerli immediatamente al tuo BOM e iniziare a posizionarli nel tuo progetto.

Cattura schematica integrata per i tuoi circuiti di alimentazione

Non ricorrere a integrare i tuoi strumenti di progettazione con strumenti di simulazione esterni. Puoi utilizzare il motore SPICE in Altium Designer per simulare la distribuzione della potenza nei tuoi circuiti regolatori, e puoi visualizzare importanti risultati dell'analisi transitoria per l'uscita di potenza nel tuo progetto. Dopo aver valutato completamente il comportamento elettrico nei tuoi circuiti di alimentazione, puoi utilizzare uno strumento integrato di acquisizione schematica per iniziare il layout del tuo PCB. Solo Altium Designer può guidarti attraverso l'intero processo di progettazione dell'alimentazione senza alcun programma esterno di progettazione e simulazione.

• Il tuo editor schematico dovrebbe aiutarti a rimanere organizzato e rendere facile importare il tuo progetto in un nuovo layout di circuito stampato con acquisizione schematica integrata.

  Scopri di più sui vantaggi degli schemi gerarchici nel tuo software di progettazione PCB.

• Una volta che utilizzi l'acquisizione schematica per importare i tuoi componenti in un layout PCB vuoto, dovrai seguire importanti standard di progettazione per garantire che il layout del filtro dell'alimentazione sia sicuro e affidabile.

  Scopri di più sulla progettazione secondo gli standard IPC-2221 in progetti ad alta tensione.

• Il layout PCB per la tua alimentazione dovrebbe incorporare pratiche di DFM per garantire che la tua scheda possa passare attraverso la fabbricazione con un'alta resa.

  Scopri di più sul processo di fabbricazione dei PCB.

Altium Designer include tutto il necessario per garantire sicurezza e conformità agli standard del settore.

Ogni strumento di progettazione di filtri per alimentatori di cui hai bisogno

Altium Designer è il software di progettazione di punta del settore per alimentatori, sistemi embedded, prodotti RF, dispositivi mobili, sistemi informatici ad alta velocità e molto altro. Utilizzando Altium Designer, avrai accesso a ogni strumento necessario per la progettazione di alimentatori in un'interfaccia intuitiva.

Il principale vantaggio di Altium Designer rispetto ad altre applicazioni ECAD è il suo insieme di strumenti integrati. Tutto ciò che serve per progettare l'elettronica di potenza e i PCB per altri elettronici avanzati è incluso in un'unica applicazione. Il meglio di tutto è che rimarrai produttivo grazie al motore di progettazione basato su regole sottostanti e all'interfaccia utente semplificata.

Rimani produttivo con il software di progettazione PCB basato su regole

Tutte le funzionalità di progettazione PCB in Altium Designer sono state create per lavorare insieme e per aiutare a garantire che la tua scheda rispetti importanti standard del settore. Qualsiasi standard di funzionalità e sicurezza che sia importante per il tuo progetto può essere definito come regole di progettazione, e il tuo progetto sarà controllato rispetto alle tue regole di progettazione mentre crei la tua scheda. Nessun'altra applicazione di progettazione PCB ti aiuta a rimanere così produttivo e a costruire progetti di alimentazione altamente efficienti.

• Quando hai bisogno di utilizzare le migliori funzionalità di progettazione per la progettazione e l'analisi dei filtri, rivolgiti ad Altium Designer, il leader del settore nella progettazione e produzione di PCB.

  Scopri di più su Altium Designer.

• La progettazione e la simulazione dei filtri sono semplici con il set completo di funzionalità di progettazione e simulazione di circuiti in Altium Designer.

  Vedi il set completo di strumenti di progettazione PCB in azione con Altium Designer.

• La piattaforma Altium 365 rende semplice condividere i dati dei progetti e collaborare con altri progettisti tramite una piattaforma cloud gestita.

  Scopri di più sulla condivisione dei dati del tuo progetto PCB con Altium 365.

Costruisci e simula un filtro per alimentatori per convertitori di potenza avanzati in Altium Designer.

Altium Designer ti dà accesso a una suite completa di strumenti di progettazione PCB che ti aiutano a creare progetti di alimentazione altamente efficienti e sicuri. Dimentica di usare più programmi per la progettazione, il layout e la simulazione, usa il miglior set di strumenti di progettazione PCB del settore in una potente applicazione.

Altium Designer su Altium 365 offre un livello di integrazione senza precedenti all'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 più dettagliata delle funzionalità o uno dei Webinar On-Demand.