Come utilizzare SPICE come calcolatore della potenza dissipata MOSFET

Gli schemi circuitali e i diagrammi schematici formano il fulcro della progettazione PCB. Per garantirne l'affidabilità, è necessario calcolare la potenza dissipata nei circuiti. Alcuni componenti, come i MOSFET, presentano valori elettrici chiaramente definiti, tuttavia, determinare se il progetto sarà conforme a questi valori nominali non è un problema così semplice da risolvere. Il calcolo della potenza dissipata nei componenti attivi, in alcuni semiconduttori e MOSFET richiede l'utilizzo di pacchetti SPICE che implementano modelli di componenti reali.

Per i progettisti che necessitano di un calcolatore della potenza dissipata MOSFET, è possibile utilizzare lo SPICE simulator engine di Altium Designer. Questo può aiutarti a creare rapidamente circuiti MOSFET e ad analizzare la dissipazione di potenza per garantire l'affidabilità del progetto. Inoltre, per preparare una vera e propria scheda per la produzione, avrai accesso a un editor di layout PCB completo.

ALTIUM DESIGNER®
 
Gli strumenti CAD avanzati per i professionisti della progettazione rendono Altium Designer il più completo software di progettazione elettronica sul mercato.

Trovare strumenti affidabili per calcolare il comportamento dei circuiti nei dispositivi attivi può risultare difficile. Alcuni circuiti non possono essere analizzati utilizzando le tecniche circuitali standard, poiché i problemi coinvolgono equazioni trascendenti complesse, le quali richiedono un algoritmo numerico iterativo per la risoluzione. Per problemi di questo genere è necessario utilizzare strumenti di simulazione all'interno del software di progettazione di circuiti per valutare l'affidabilità del progetto.

Alcuni circuiti di uso comune che devono essere valutati per stabilirne l'affidabilità sono i circuiti MOSFET, in particolare i MOSFET di potenza e gli amplificatori. Questi circuiti sono molto diffusi, in quanto i MOSFET hanno sostituito i BJT in molte applicazioni che operano ad alta potenza e ad alta frequenza. Poiché questi componenti sono in grado di funzionare ad alta potenza e possono raggiungere una temperatura elevata durante il funzionamento, i progettisti potrebbero iniziare a sentire il bisogno di un calcolatore della potenza dissipata MOSFET per garantire l'affidabilità della progettazione.

Sebbene non vi sia una semplice applicazione di calcolo che possa garantire un funzionamento affidabile dei circuiti MOSFET, Altium Designer include tutto l'occorrente per progettare e simulare circuiti MOSFET in modo da garantire una distribuzione dell'alimentazione affidabile con i tuoi componenti. Continua a leggere per scoprire cosa puoi progettare in Altium Designer e come puoi simulare la distribuzione dell'alimentazione del tuo MOSFET.

Utilizzo di SPICE come calcolatore della potenza dissipata MOSFET

Prima di eseguire una semplice simulazione della potenza dissipata MOSFET, è necessario utilizzare un editor di circuito o un'applicazione software di creazione dello schema circuitale per costruire il circuito MOSFET. I software migliori offrono accesso a una libreria dei componenti completa per costruire circuiti e simulazioni. La seguente immagine di esempio mostra un semplice circuito di un amplificatore MOSFET collegato a un carico ad alta impedenza. Questo circuito è stato costruito su Altium Designer e può essere simulato facilmente con un pacchetto SPICE di base.

In questo circuito è possibile eseguire una simulazione di analisi transitoria per esaminare come raggiunge lo stato stazionario. Questo circuito semplice fa parte di un sistema più grande, ma può essere facilmente simulato isolatamente per determinare la potenza erogata. L'output di alimentazione si trova moltiplicando il differenziale di tensione (misurata con le sonde nell'immagine precedente) e la corrente attraverso il resistore R13.

Poiché l'editor schematico in Altium Designer offre l'accesso alle librerie con componenti di simulazione generica, bastano solo pochi minuti per configurare il circuito sopra indicato e iniziare a eseguire le simulazioni. L'editor schematico include un pacchetto di simulazione SPICE con un'interfaccia semplificata, la quale consente l'accesso al set standard di simulazioni necessarie per analizzare qualsiasi circuito. Non devi limitarti ai componenti di simulazione generici nel tuo progetto, infatti puoi assegnare modelli di sottocircuiti SPICE ai componenti per prevedere e modellare meglio il comportamento elettrico del tuo progetto.

Simulazioni più avanzate in Altium Designer

Sebbene i calcoli della potenza transitoria in Altium Designer siano utili, non sono le uniche simulazioni che puoi eseguire. Qualsiasi simulazione SPICE per i circuiti MOSFET può essere eseguita nell'editor schematico di Altium Designer. Invece di utilizzare strumenti separati per la creazione di diagrammi schematici e simulatori di circuito, utilizza il set completo di strumenti di progettazione in Altium Designer. Schemi circuitali, diagrammi di circuito, simulazioni ed infine un layout PCB sono accessibili in Altium Designer.

• Il calcolo della dissipazione di potenza MOSFET inizia con la creazione di fogli schematici con i diagrammi di circuito.
  Scopri di più sulla creazione di simulazioni SPICE in Altium Designer.
• Il pannello di ricerca delle parti del produttore consente di cercare nella catena di fornitura elettronica e trovare componenti reali con footprint PCB verificati per la progettazione dello schema circuitale. 
  Scopri di più sul pannello per la ricerca delle parti del produttore in Altium Designer.
• Se non hai familiarità con le simulazioni SPICE, abbiamo raccolto le informazioni essenziali che devi conoscere per sfruttare al meglio questo pacchetto di simulazione standard.
  Scopri di più sulle simulazioni SPICE in Altium Designer.

Costruisci e simula circuiti MOSFET più complessi

L'obiettivo principale dell'utilizzo di un calcolatore della potenza dissipata MOSFET consiste nel garantire che i MOSFET non arrivino a dissipare così tanto calore da arrivare a surriscaldarsi e guastarsi. Il surriscaldamento durante il funzionamento CC e l'elevato assorbimento di corrente transitoria durante la commutazione, seguito da un rapido surriscaldamento, sono le cause più comuni di guasto di un MOSFET. Al fine di evitare: consumo di corrente, dissipazione di potenza ed eccessivo surriscaldamento, i circuiti MOSFET possono diventare più complessi.

Un'opzione consiste nel posizionare i MOSFET in parallelo, in modo che possano comunque fornire la corrente richiesta in un sistema. Collocando i MOSFET in parallelo, la potenza dissipata totale viene suddivisa tra i MOSFET nell'array. Questa disposizione deve essere simulata per assicurarsi che il circuito non produca oscillazioni indesiderate o una sovracorrente durante la commutazione. Le simulazioni SPICE con modelli di componenti reali possono comunque essere utilizzate per esaminare i circuiti MOSFET più complessi, nonché altri circuiti nella progettazione.

Gli schemi a struttura gerarchica possono aiutarti nell'organizzazione

L'editor schematico di Altium Designer ti consente di creare una struttura gerarchica per il tuo progetto, in modo da aiutarti a organizzare i tuoi circuiti e mantenere costante il livello di produttività. I progettisti possono implementare strutture di progettazione piatte, gerarchiche o multicanale in modo da creare e simulare circuiti più complessi. Dopo aver acquisito gli schemi e assegnato i dati CAD ai componenti, puoi procedere all'importazione del progetto in un nuovo layout PCB.

• Una struttura del progetto gerarchica ti aiuta a mantenere l'organizzazione e a costruire PCB complessi. 
  Scopri di più sui vantaggi della progettazione di schemi circuitali a struttura gerarchica (in inglese).
• I MOSFET in parallelo sono spesso utilizzati in convertitori di energia e sistemi di controllo motore che richiedono una corrente elevata. 
  Scopri di più sull'uso dei MOSFET paralleli nei sistemi di controllo dell'alimentazione e del motore (in inglese).
• Il potente editor schematico di Altium Designer offre gli strumenti necessari per progettare sistemi ad alta potenza con i MOSFET per una vasta gamma di applicazioni, come i sistemi di illuminazione. 
  Scopri di più sulla progettazione di sistemi di alimentazione con circuiti MOSFET ad alta potenza (in inglese).

Passa facilmente al layout PCB

Una volta completati gli schemi elettrici dei circuiti stampati, puoi procedere a importare i componenti nel layout PCB e iniziare a disporli nel layout del circuito stampato. Altium Designer include un set completo di strumenti CAD in un editor integrato di layout PCB, che ti consente di importare e sistemare rapidamente i componenti nel circuito stampato. Mentre altre piattaforme di progettazione di circuiti stampati separano le funzionalità di progettazione in applicazioni diverse, Altium Designer offre l'accesso a tutto l'occorrente in un'unica applicazione con un unico flusso di lavoro.

Progettazione completa di circuiti e layout PCB in Altium Designer

Solo Altium Designer include tutto l'occorrente per creare e simulare i circuiti MOSFET e passare successivamente alla creazione del layout PCB e al routing della scheda. Quando sarà il momento di produrre la scheda, potrai creare rapidamente i file di produzione PCB dai dati di layout del circuito stampato tramite Altium Designer. Utilizza il file OutJob per acquisire i dati PCB e generare i risultati standard necessari per un produttore di PCB!

• Altium Designer ti offre tutto il necessario per trasformare le tue idee in realtà. Da semplici circuiti MOSFET all'elettronica avanzata, con Altium Designer puoi realizzare qualsiasi cosa. 
  Scopri di più sugli strumenti di progettazione PCB inclusi in Altium Designer.
• La potenza dell'interfaccia utente di Altium Designer deriva da un motore di regole di progettazione integrato che consente alle tue funzionalità di progettazione di collaborare in un unico programma. 
  Scopri di più sull'interfaccia di progettazione PCB in Altium Designer.
• Tutti gli utenti di Altium Designer possono condividere i loro progetti tramite la piattaforma Altium 365. I team di progettazione utilizzano Altium 365 per rimanere produttivi e condividere i dati di progettazione in un ambiente cloud sicuro. 
  Scopri di più sulla condivisione dei dati di progettazione PCB su Altium 365.

L'editor di schemi circuitali e il pacchetto di simulazione SPICE in Altium Designer possono fornirti tutto ciò che ti aspetti di trovare in un calcolatore per la potenza dissipata MOSFET. Quando hai bisogno di un set completo di strumenti per la creazione e la gestione dei componenti, utilizza le migliori utilities ECAD del settore per creare e simulare i circuiti.

La collaborazione fra Altium Designer e Altium 365 offre un valore d'integrazione senza precedenti nel settore dell'elettronica, finora relegato solamente al mondo dello sviluppo dei software. In questo modo i progettisti possono lavorare da remoto e raggiungere comunque straordinari livelli di efficienza.

Questo è solo un piccolo esempio di ciò che è possibile realizzare con Altium Designer tramite Altium 365. Consulta la pagina di prodotto per una descrizione più approfondita delle funzionalità o per seguire uno dei webinar on-demand.