完全な電源フィルタ設計とシミュレーションガイド

電源用のPCBは、高速ネットワーキング機器や複雑な組み込みシステムを設計するのと同じくらい難しい場合があります。これらの回路基板の設計では、特に高電圧や電源の出力に達する高電流を扱う場合に、さまざまな挙動や安全要件を考慮する必要があります。電源PCBに関わる安全基準に加えて、コンポーネントの選択は、過度のノイズ、リンギング、および発熱を伴わずに望ましい電力出力を提供できるようにするために重要です。

適切なCADツールとコンポーネント調達機能を使用すれば、電源設計にコンポーネントを簡単に見つけて追加することができます。その後、基本的な業界標準（ESD、電流および熱管理、安全性など）に準拠していることを確認しながら、迅速にレイアウトを作成できます。電源PCB設計に関する重要なガイドラインと、どのようにして

ALTIUM DESIGNER^®

プロの電源設計者向けの業界最高の電子設計およびシミュレーションアプリケーション。

フィルターは、単純な機能を持つ非常に重要な回路です：望ましい電気信号から一部の周波数成分を除去します。電源のノイズ除去および電力調整要素として、電源に使用されるフィルターは通常、負荷に直流を通過させるように設計されたローパスフィルターです。これらのフィルターは、電源の入力または出力ラインから共通モードノイズを除去するチョークでもあり得ます。これらが非常に重要であるため、電力エレクトロニクスの設計者は、電源用のフィルターを設計、評価、および構築するために、シミュレーションおよびレイアウトツールを必要とします。

フィルター回路は、任意の電子システムのノイズを制御するために基本的ですが、単純なフィルター回路であっても機能性を評価する必要があります。フィルター設計に必要な電力システムエンジニアの基本的なツールには：

• フィルターコンポーネントを選択し、フィルターデザインを構築するための回路設計および回路図作成ユーティリティ
• 電気機能を評価するための統合SPICEシミュレーションパッケージ
• PCBフットプリントを空の回路基板レイアウトにインポートするための統合された回路図キャプチャ機能
• 主要なディストリビューターの部品と調達データを見つけるのに役立つコンポーネント調達機能

Altium Designerのこの完全なツールセットを使用すると、電源フィルターの設計がはるかに簡単になり、単一のアプリケーションで完了します。低ノイズで望ましい電力出力を持つ設計を確実にするために、電源フィルター設計のためのこれらのガイドラインに従ってください。

電源フィルタートポロジーと設計戦略

フィルター設計は、システムから除去する必要がある特定のノイズタイプを考慮して進められます。電源設計では、フィルター回路で除去する必要がある4つの一般的なノイズタイプを考慮する必要があります。これらのノイズ源とそれらを排除するために使用されるフィルタートポロジーは、以下の画像で要約されています：

上記の表から、電源フィルタリングには一般的に差動モードノイズを除去するためのローパスフィルターと、共通モードノイズを除去するための共通モードチョークが関与していることがわかります。具体的なトポロジーは一般的にLC回路ですが、差動モードフィルターは、利得を持つフィードバックループが必要な場合には、オペアンプを使用したアクティブフィルターであることがあります。

電源フィルターデザインのための統合SPICEシミュレーション

フィルターは、希望する帯域幅、ロールオフ、減衰、および極の数を提供することを保証するために、複数のシミュレーションを通過する必要があります。周波数スイープと伝達関数は、電源フィルターを評価するために使用される主要なツールです。しかし、フィルターがDC電力を減少させないことも確認する必要がありますので、電源フィルターはしばしばゼロ抵抗のLC回路です。回路および回路図設計ツールに統合SPICEパッケージがある場合、電源フィルタートポロジーを徹底的にシミュレートすることができます。

• フィルターを設計する際、SPICEは電源機能と電力出力を評価するために使用する標準ツールになります。

  回路設計と評価のためのSPICEシミュレーションについてもっと学びましょう。

• あなたの回路設計ツールは、任意の電力レギュレータトポロジーをサポートするだけでなく、電源の安全目的のための絶縁を実装するために必要な標準コンポーネントもサポートするべきです。

  標準的な絶縁電源についてもっと学ぶ。

• 選択するコンポーネントは、信頼性と安定した電気的挙動の主要な決定要因になります。SPICEシミュレーションでは、特定のノイズ源と広帯域EMIのフィルタリングを検討するべきです。

  Altium DesignerでのEMIフィルタ設計とシミュレーションについてもっと学ぶ。

Altium Designerには、パラメータスイープ機能を備えた強力なSPICEシミュレータが含まれています。スイッチングレギュレータの適切なインダクタサイズを決定するような重要な設計タスクを実行できます。

PCB電源設計用のコンポーネントを見つける

電源コンポーネントは、電気的機能と信頼性を確保するために慎重に選択する必要があります。コンポーネントライブラリを通じて電子部品供給チェーンに即時アクセスできる場合、PCB設計ソフトウェアで電源コンポーネントを選択できます。Altium Designerは、Manufacturer Part Searchパネルを通じてこの電子部品供給チェーンへのアクセスを提供し、メーカー、部品番号、仕様によってコンポーネントを検索できます。その後、これらの部品を即座にBOMに追加し、設計内で配置を開始できます。

電源回路のための統合されたスキーマティックキャプチャ

外部のシミュレーションツールで設計ツールを充実させる必要はありません。Altium DesignerのSPICEエンジンを使用して、レギュレータ回路の電力分布をシミュレートし、設計の電力出力に関する重要な過渡解析結果を視覚化することができます。電源回路の電気的挙動を完全に評価した後、統合された回路図キャプチャツールを使用してPCBレイアウトを開始できます。Altium Designerだけが、外部の設計およびシミュレーションプログラムなしで、電源設計プロセス全体をガイドできます。

• 回路図エディタは、整理された状態を保ち、設計を新しい回路基板レイアウトに簡単にインポートできるようにするべきです。

  PCB設計ソフトウェアでの階層的な回路図の利点についてもっと学びましょう。

• 回路図キャプチャを使用してコンポーネントを空白のPCBレイアウトにインポートすると、電源フィルタレイアウトが安全で信頼性があることを確認するために重要な設計基準に従う必要があります。

  高電圧設計でのIPC-2221基準に基づく設計についてもっと学びましょう。

• 電源のPCBレイアウトは、DFM（設計製造統合）の実践を取り入れて、ボードが高い収率で製造を通過できるようにするべきです。

  PCB製造プロセスについてもっと学びましょう。

Altium Designerには、安全性と業界基準の遵守を確保するために必要なすべてが含まれています。

必要なすべての電源フィルタ設計ツール

Altium Designerは、電源、組み込みシステム、RF製品、モバイルデバイス、高速コンピュータシステムなど、業界をリードする設計ソフトウェアです。Altium Designerを使用すると、ユーザーフレンドリーなインターフェースで電源設計に必要なすべてのツールにアクセスできます。

Altium Designerが他のECADアプリケーションよりも優れている主な利点は、統合されたツールセットです。高度な電子機器の電源電子およびPCBを設計するために必要なすべてが単一のアプリケーションに含まれています。何よりも、基礎となるルール駆動型の設計エンジンと合理化されたユーザーインターフェースのおかげで生産性を維持できます。

ルール駆動型のPCB設計ソフトウェアで生産性を維持

Altium DesignerのPCB設計機能はすべて、連携して動作し、ボードが重要な業界標準に準拠していることを確認するように構築されています。設計に重要な機能性および安全基準は、設計ルールとして定義でき、ボードを作成する際に設計ルールに対してチェックされます。他のPCB設計アプリケーションでは、このように生産性を維持しながら、高効率の電源設計を構築するサポートは提供されていません。

• フィルタ設計と分析に最適な設計機能を使用する必要がある場合は、PCB設計および製造の業界リーダーであるAltium Designerをご利用ください。

  Altium Designerについてもっと学ぶ。

• Altium Designerの完全な回路設計およびシミュレーション機能セットを使用すれば、フィルタ設計とシミュレーションが簡単になります。

  Altium Designerの完全なPCB設計ツールセットを実際に見る。

• Altium 365プラットフォームを使用すると、管理されたクラウドプラットフォームを介して他の設計者とプロジェクトデータを共有し、協力することが簡単になります。

  Altium 365でPCBプロジェクトデータを共有する方法についてもっと学ぶ。

Altium Designerで高度な電力変換器用の電源フィルタを構築してシミュレートします。

Altium Designerは、非常に効率的で安全な電源設計を作成するのに役立つ完全なPCB設計ツールスイートへのアクセスを提供します。設計、レイアウト、シミュレーション用に複数のプログラムを使用するのを忘れて、業界最高のPCB設計ツールセットを強力なアプリケーションで使用してください。

Altium 365上のAltium Designerは、これまでソフトウェア開発の世界に限定されていた前例のないレベルの統合を電子業界に提供し、設計者が自宅で作業し、前例のない効率レベルに達することを可能にします。

私たちは、Altium 365上でAltium Designerを使用して可能なことの表面をかすめただけです。製品ページでより詳細な機能説明を確認するか、オンデマンドウェビナーのいずれかをご覧ください。