最高のシミュレーション付き電源回路設計ツール

ベンチトップ電源から組み込みボード上の電力レギュレータ回路に至るまで、設計者はしばしばカスタム電源回路設計とレイアウトを作成する必要があります。これらの回路は設計が単純に聞こえますが、安定した高品質の電源回路設計を作成するには、Altium DesignerのSPICEベースのシミュレーションおよび検証ツールが必要です。

Altium Designerは、回路設計と回路シミュレーションツール以上のものを提供します。Altium Designerで簡単にPCBレイアウトを作成し、ボードを製造のために準備することができます。最高の電源回路設計とレイアウトを作成する方法を見るために読み続けてください。私たちの回路設計ソフトウェアは、最高の電源回路設計とレイアウトを作成するのにどのように役立つかを示します。

ALTIUM DESIGNER

回路設計機能と強力なPCBエディタ、シミュレーション機能を統合した統一されたPCB設計パッケージです。

単純な電圧レギュレータを設計するのは簡単ですが、製品グレードの電源はリニアレギュレータをはるかに超えます。PCBのための電源回路設計は非常に複雑になり得ますし、回路図、PCBレイアウト、シミュレーション、製造ファイルを作成するためには複数のツールが必要です。システムに最適なレギュレーションと電力変換トポロジを決定した後、回路図に回路を実装し、設計を検証する必要があります。

統合設計パッケージにアクセスできる場合、電源供給回路の回路図を設計し、高品質のPCBレイアウトを作成し、単一のプログラムで回路シミュレーションを実行することができます。電源変換および調整戦略を作成およびシミュレートするのに役立つ、最高の回路シミュレーションおよび設計機能セットを見てみましょう。

レギュレータと電源変換戦略を選択する

電源回路設計では、ACからDCへのコンバータ回路から始まり、電力調整および電力変換ステージに至るまで、システム全体をブロックとして考慮する必要があります。一部の電圧または電流レギュレータトポロジーは、電源変換プロセス全体で複数の機能を提供できます。しかし、これらのレギュレータは非常に複雑であり、製造に進む前にシミュレーションで検証する必要があります。

以下の図は、電源のすべての重要な部分を含むブロック図の例を示しています。このタイプのシステムは、スイッチングレギュレータを使用して高効率の電力変換を提供することを目的としています。壁の電力を受け取り、ブリッジ整流器でACをDCに変換することができます。整流器の出力は、スイッチングコンバータからの電流スパイクを平滑化するPFC回路に渡されます。入力および出力は、導電性EMIを除去し、レギュレータセクションに安定した電力が渡されることを保証するためにフィルタリングされます。

電源回路設計ステージおよびコンバータブロック図。

レギュレータセクションは、適切なトポロジーで設計する必要があります。最も一般的なレギュレータのトポロジーはスイッチングレギュレータで、これによりSMPS電源が提供されます。これらの電源は、非常に安定した出力電圧と高効率の調整を提供するように設計することができます。また、DC-DC変換のための多くのよく知られたトポロジーがあります。

最高の回路設計ツールで任意のレギュレータトポロジを作成

高効率の電力変換を保証するために必要なレギュレータトポロジを作成するには、最高の回路設計ツールセットが必要です。PCBレイアウトで使用するCADモデルを含む完全なPCBコンポーネントセットにアクセスすることも必要です。電源回路設計を開始し、必要なコンポーネントを見つける準備ができたら、Altium Designerの完全なPCB設計ツールセットを使用してください。

• 高電圧/高電流電源設計では、ACからDCへのコンバータ回路の後にPFC回路を配置して、入力の電流スパイクを滑らかにすることがよくあります。

  PFC回路設計と分析についてもっと学ぶ。

• スイッチングレギュレータ回路を設計する際には、PWM信号の適切な周波数を選択してください。これは出力電圧と電流の効率とリップルに影響を与えます。

  スイッチングレギュレータの最適な周波数の選択についてもっと学ぶ。

• 電源は、ユーザーの安全を確保するためにトランスで絶縁する必要があるかもしれません。

  絶縁された電源と非絶縁電源についてもっと学ぶ。

Altium Designerの階層的なマルチチャネル回路図ツールを使用して、電源回路設計の各セクションを作成してください。

電源回路設計のための統合シミュレーション

多くの電源およびレギュレータ回路に関する安全性と運用上の懸念から、電源の各セクションをシミュレートして所望の電気的動作を提供することを確認する必要があります。電源をシミュレートするには、コンポーネントデータとサブサーキットモデルを回路図から直接取得するSPICEシミュレーションが必要です。このタイプのシミュレーションは、キルヒホッフの法則とオームの法則を解決して、回路設計が意図した通りに動作することを保証します。

SPICEシミュレーターを使用すると、電源回路設計の一環としていくつかの重要なシミュレーションを実行できます：

• 時間領域での電圧、電流、および出力電力を見るための過渡解析
• 入力ノイズが出力ノイズにどのように変換されるかを調べるためのノイズ解析
• 電源の各セクションで周波数スイープを伴うAC解析
• 複数の回路値を反復してデザインを最適化するためのパラメータスイープ

過渡解析は、電源が起動して動作状態に達するまでの時間領域での挙動を示すこのタイプのシミュレーションが最も頻繁に使用されます。そうすることで、システムのどの部分を変更する必要があるかを判断し、回路要素の試行値をパラメータスイープで反復処理することができます。これらのタスクには高度なシミュレーションパッケージは必要なく、業界最高のPCB設計ソフトウェアでこれらのシミュレーションやさらに多くのシミュレーションを実行できます。

SPICEシミュレーションにはAltium Designerを使用する

Altium DesignerのSPICEシミュレーションエンジンは、回路図エディタ内でアクセス可能であり、コンポーネントライブラリやモデルから直接データを取得します。これらのシミュレーションは設定が簡単で実行も容易であり、データはMATLABのような外部分析プログラムで使用するために保存できます。パラメータスイープツールは、電源回路設計を最適化するのに理想的であり、これらのツールは単一のグラフ上で比較できる複数の結果を出力します。

• フィルタ回路は基本的な要素ですが、入力ノイズに対してシステムを免疫にするために電源設計にとって非常に重要です。

  電源フィルタリングによるEMI/EMC制御についてもっと学ぶ。

• レギュレータ回路で発生または受信されるノイズに注意し、電源出力で過剰でないことを確認してください。

  電源のノイズマージンを分析する方法についてもっと学びましょう。

• 電源回路設計には、出力電力が安定し、目的の値に達することを保証するためにSPICEシミュレーションが必要です。

  Altium Designerで電源回路のSPICEシミュレーションを実行する方法についてもっと学びましょう。

Altium DesignerのSPICEシミュレータは、電源回路設計を検証し、その電力出力を最適化するのに役立ちます。

電源設計のためのPCBレイアウトを作成する

電源回路設計を作成したら、次は回路図を空の回路基板レイアウトとしてキャプチャする時です。その後、コンポーネントの配置、トレースのルーティング、電源プレーンの設計、グラウンドプレーンの選択などを開始できます。PCBレイアウトは、回路基板の温度を低く保つために考慮しなければならない熱管理対策を決定し、設計のすべての部品に対して実際のコンポーネントを調達する必要があります。

Altium Designerは、回路設計やシミュレーションソフトウェア以上のものであり、製品開発における業界で最も強力なPCB設計アプリケーションです。電源設計者は、回路図、物理レイアウト、シミュレーション、PCB製造のための完全なPCB設計ツールセットにアクセスでき、それらすべてが単一のプログラム内にあります。高品質な電源を製造するために必要なものはすべて、Altium Designerのルール駆動型設計環境に含まれています。

ほとんどの設計プログラムでは、単一の製品を生産するために別々の回路図エディタ、ルータ、シミュレータを使用する必要があります。これは非効率的なワークフローを生み出し、新しい設計を完成させるために第三者の設計ツールを使用する必要がある場合もあります。このような断片化された環境で作業する代わりに、次のSMPS回路基板を統合設計パッケージで作成する必要があります。

統合設計ソフトウェアを使用すると、新しい製品を作成するために必要なすべてにアクセスできます。これはAltium Designerで見つかるタイプの環境です。必要なものがすべて単一のアプリケーションにあり、概念から製品までスムーズに移行できます。

Altium DesignerのPCBレイアウトツールで電源設計を完成させましょう

Altium Designerの他のPCB設計プラットフォームに対する主な利点は、電源回路設計とレイアウトに必要なすべてが単一のプログラムに統合された設計インターフェースにあります。Altium Designerは、すべてを別々のプログラムに配置する代わりに、PCBレイアウトを完成させ、製造の準備をするために必要な機能の完全なセットを含んでいます。新製品を市場に出すことをこのように簡単にする他のPCB設計アプリケーションはありません。

• Altium Designerでは、電源回路を設計し、コンポーネントを配置し、トレースをルーティングする作業が簡単です。Altium Designerのルール駆動型設計環境は、回路基板を作成する際に設計ルールに対してレイアウトを即座にチェックします。

  Altium Designerの統合設計環境についてもっと学ぶ。

• Altium Designerの強力なルーティングおよびレイアウトツールは、生産性の鍵であり、機械的要件内に収まるように助けてくれます。

  Altium Designerのルーティング機能についてもっと学ぶ。

• 電源回路設計を作成し、回路シミュレーションを実行したら、Altium 365を通じてプロジェクトとシミュレーションデータをチームと共有できます。

  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のPCB電源設計機能の完全なセット。

次の電源を構築するために、PCBレイアウト、シミュレーション、回路設計用の別々のプログラムを使用する必要はありません。最高の回路設計ソフトウェアを使用して、任意のトポロジーで電源回路設計を作成できます。Altium Designerほどのサポートや生産性を提供する他のアプリケーションはありません。

Altium Designer on Altium 365は、これまでソフトウェア開発の世界に限定されていた電子業界に前例のないレベルの統合を提供し、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。

Altium Designer on Altium 365で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チェックできます。