Altium Designer에서 리튬 철 인산염 PCB 배터리를 위한 전력 전자공학

전력 전자는 현대 생활을 가능하게 하는 다양한 시스템을 포함합니다. 자동차 시스템부터 전력 분배 시스템에 이르기까지, 전력 전자는 전기 시스템 전반에 걸쳐 전력의 흐름을 제어하고 관리하는 역할을 담당합니다. 대체 에너지 시스템이 미래에 더욱 인기를 얻을 것으로 예상됨에 따라, 엔지니어와 디자이너는 전력 전자 시스템을 위한 올바른 PCB 설계 소프트웨어가 필요합니다.

전력 전자 시스템을 위한 설계 소프트웨어는 대규모 구성 요소 라이브러리와 관리 기능에 대한 접근성을 포함해야 하며, PCB 내의 전력 분배와 핫 스팟 간의 연결을 보여주는 도구도 제공해야 합니다. Altium Designer를 사용하면 리튬 인산염 배터리를 위한 전력 전자의 모든 측면을 제어할 수 있습니다. 이 모든 기능을 단일 인터페이스에서 사용할 수 있습니다.

ALTIUM DESIGNER^®

전력 전자 및 분배 애플리케이션을 위한 통합 PCB 설계 패키지입니다.

화석 연료는 점차적으로 유행을 지나 대체 에너지원인 태양광 농장과 풍력 농장으로 대체될 것입니다. 에너지 관리는 연구 문헌에서 중요한 주제이며, 학자들은 전력 생성이 중단되는 동안 에너지를 저장하기 위한 여러 방법의 사용을 심각하게 탐구했습니다. 이러한 방법에는 리튬 인산염(보다 구체적으로는 LiFePO4) 배터리 어레이의 사용이 포함되며, 이는 생성이 감소할 때 에너지를 다시 그리드로 방출할 수 있게 합니다.

리튬 이온 배터리는 전력 저장 시스템에만 국한되지 않습니다. 이러한 배터리는 모바일 기기, 전기 및 하이브리드 차량용 배터리, 충전식 배터리가 필요한 기타 전자 제품에 사용됩니다. 이러한 배터리의 충전 시스템은 에너지 저장을 위한 충전 시스템과 유사한 요구 사항을 충족해야 하지만, 규모는 더 작습니다.

PCB 설계에서 리튬 인산염에 대해 알아야 할 사항

리튬 인산염 배터리를 위한 전력 전자 시스템은 충전 속도를 조절하고 과충전을 방지하도록 설계되어야 합니다. 과충전된 배터리는 전해질이 고온으로 가열될 때 과도한 수소와 산소 가스를 생성할 수 있습니다. 완전 밀봉된 배터리의 경우, 이러한 가스의 축적은 배터리가 폭발할 위험을 만들 수 있습니다. 이는 배터리의 전체 수명을 줄입니다. 전력 관리 및 보호 시스템이 없으면 배터리가 과열되어 극단적인 경우 화재 위험을 초래할 수 있습니다. 리튬 인산염 배터리는 다른 리튬 이온 배터리보다 출력 에너지 밀도가 낮아서 더 안전한 경향이 있습니다.

전력 관리 시스템 요구 사항

충전식 리튬 이온 및 리튬 인산염 배터리를 위한 전력 관리 시스템은 충전 전압/전류를 조절하고 과충전을 방지하기 위해 충전 전류를 제한해야 합니다. 이러한 시스템은 또한 단락 발생 시 방전 속도를 제어하거나 억제할 수 있도록 보장하여 배터리의 수명을 연장하는 데 도움을 줘야 합니다.

이러한 전력 전자 시스템은 배터리의 충전 및 방전을 제어하기 위해 다른 중요한 운영 요구 사항을 충족하도록 구축되어야 합니다. 이 시스템들은 대부분의 PCB보다 더 자주 열 순환될 것입니다. 이 시스템들은 또한 높은 전류를 운반하므로 다른 PCB보다 더 높은 온도를 견딜 수 있도록 설계되어야 합니다. 이 전자 시스템이 작동하는 전기화학적 환경은 부식의 위험에 처하게 합니다.

• 다음 모바일 기기를 실행하거나 비상 전원을 제공하기 위해 배터리를 사용할 계획이라면 선택할 수 있는 많은 옵션이 있습니다.

  PCB 설계에서 리튬 인산염 및 이온 배터리에 대해 자세히 알아보세요.

• 전력 분배 시스템과 배터리 어레이는 종종 높은 전압과 전류에서 작동하며, 신뢰성을 보장하기 위해 특수한 설계 기술이 필요합니다. 고전압 전력 시스템을 위한 PCB 설계에 대해 자세히 알아보세요.
• 전력 전자를 설계할 때 전력 전달 분석 도구를 사용하면 전력 시스템을 설계하기가 훨씬 쉽습니다. 전력 전자 설계에서 PDN 시뮬레이션을 통합하는 방법에 대해 자세히 알아보세요.

Altium Designer에서 전력 전달 네트워크 시뮬레이션 준비하기

임베디드 시스템을 위한 배터리 전원

임베디드 시스템은 항공우주부터 자동차, 군사 시스템에 이르기까지 여러 분야에서 그 중요성을 나타냅니다. 이러한 시스템을 위한 PCB에 더 많은 처리 능력이 집약되고, 이동성과 가동 시간 요구 사항이 증가함에 따라, 설계자들은 이 시스템에서 소비되는 전력을 고려하고 특히 배터리 전력에 맞춰 적절한 전력 관리 전략을 선택해야 합니다. 엔지니어들은 임베디드 시스템의 전자 장치에 대한 전력 관리 방법론을 개발하는 데 중요한 역할을 합니다.

임베디드 시스템에서의 열 및 배터리 전력 관리

설계자와 시스템 엔지니어는 PCB 레이아웃 기능을 넘어서는 많은 중요한 도구가 필요합니다. 임베디드 시스템이 처리 능력을 포함하므로, 설계자가 프로세서를 사용하지 않을 때 절전 모드로 설정하도록 구성하면, 임베디드 시스템에서 소비되는 전력을 주기적으로 줄일 수 있습니다. 이는 임베디드 시스템에서 소비되는 전력에 큰 영향을 미치며, 보드 상의 구성 요소의 수명을 연장할 것입니다. 그러면 시스템의 전력 관리 부분은 충전 및 소비되는 전력이 허용 가능한 값으로 제한되도록 반응해야 합니다.

저전력 부품을 사용하는 것 외에도 PCB에서 핫스팟을 식별하고 제거하는 것은 시스템의 전체 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다. 최소한의 손실로 전력을 공급하고 적절한 열 관리를 보장하는 것은 설계자가 PCB 설계 소프트웨어에 내장된 전력 전달 네트워크 분석기를 사용할 때 가능합니다. 이러한 유형의 시뮬레이션을 통해 설계자는 운영 중에 장치의 핫스팟을 쉽게 식별하고 잠재적인 재설계를 실험할 수 있습니다.

• 전력 분배 네트워크 설계는 어려워 보일 수 있지만, 올바른 시뮬레이션 패키지와 함께 작업하면 그렇지 않을 수 있습니다.

  전력 전달 네트워크 전문가가 되는 방법을 알아보세요.

• 배터리가 전력을 공급하기 시작하면 전력 전달 네트워크가 최소한의 손실로 시스템에 에너지를 공급할 수 있는지 확인해야 합니다.

  Lee Ritchey와 함께 전력 전달 시스템 설계에 대해 자세히 알아보세요.

• 전력 관리 시스템에는 조절기가 필요할 수 있으며, 어떤 유형의 조절기가 전력 요구 사항을 충족시킬지 결정해야 합니다. 전력 관리 시스템에서 전압 조절기 선택에 대해 자세히 알아보세요.

전력 전달 네트워크에서 핫스팟 식별하기

Altium Designer에서의 전력 관리 시스템 설계

리튬 인산염 배터리로 구동되는 PCB에서 전력 관리 시스템에 대한 복잡한 요구 사항을 고려할 때, 설계 소프트웨어는 설계, 부품 관리, 분석 기능을 하나의 환경으로 통합하는 기능을 포함해야 합니다. 임베디드 시스템을 위한 전력 관리 기능을 설계하는 것은 전력 관리, 규제 및 데이터 처리 기능을 계층적인 스키마로 조직화하는 것을 요구합니다. 이 과정은 PCB 설계 소프트웨어에서 계층적인 스키마 설계 도구를 사용할 때 훨씬 쉽습니다.

Altium Designer: 유일한 통합 PCB 설계 플랫폼

적절한 설계 소프트웨어는 설계 프로그램 간에 전환할 필요 없이 배터리 전력 관리 시스템의 기능을 설계하고 검증하는 데 도움을 줄 수 있습니다. Altium Designer만이 필수 설계 기능을 단일 프로그램 내에 배치합니다. 계층적 설계 기능은 조직을 유지하는 데 도움을 주며, 시뮬레이션 기능은 배터리 충전 및 관리 시스템의 기능을 검증하는 데 도움을 줍니다.

• 전력 관리 시스템을 설계하는 것은 스키마 편집기와 함께 작업하는 것을 요구합니다. Altium Designer는 다중 채널, 계층적 설계 접근 방식을 스키마 생성에 적용하여, 복잡한 기능을 보드에 포함시키면서도 조직적으로 유지할 수 있게 합니다. Altium Designer에서 계층적 다중 채널 스키마 생성에 대해 자세히 알아보세요.
• 패드와 비아는 열 관리에 중요한 요소이며, 적절하게 설계되어야 합니다. Altium Designer가 PCB 비아 및 패드 설계를 어떻게 변화시키고 있는지 확인하세요.
• 전력 전달 분석은 핫스팟을 식별하고, 최대 전력이 구성 요소에 전달되도록 하며, 전력 관리 시스템 전체에서의 전력 소비를 추정하는 데 있어 중요합니다. Altium Designer의 PDN Analyzer 확장 기능을 사용하는 방법에 대해 자세히 알아보세요.

적절한 설계 소프트웨어를 사용하면 배터리 충전 및 전력 관리 시스템이 제대로 작동하는 데 필요한 모든 기능을 포함하고 있는지 확인하는 데 도움이 됩니다. Altium Designer를 사용하면 전력 관리 시스템을 구축하는 데 필요한 설계 도구가 하나의 프로그램에 모두 있습니다. 설계, 전력 분배 네트워크 분석 및 검증 도구에 단일 인터페이스에서 접근할 수 있습니다.

Altium Designer를 사용할 때는 성공에 필요한 도구와 자원에 접근할 수 있습니다. AltiumLive 포럼, 웨비나, 업계 전문가와의 팟캐스트에 즉시 접근할 수 있으며, 설계 팁과 튜토리얼로 가득 찬 광범위한 지식 기반을 이용할 수 있습니다. 다른 PCB 설계 소프트웨어 회사는 이렇게 많은 성공 자원을 제공하지 않습니다.

다른 PCB 설계 소프트웨어 플랫폼이 도구를 다른 프로그램으로 분리하고 일관되지 않은 워크플로우를 가지고 있는 동안, Altium Designer는 필수 설계 기능을 단일 환경에서 통합합니다. 생산성을 저하시키는 다른 설계 플랫폼에 만족하지 마십시오. 대신, 최고의 소프트웨어인 Altium Designer와 함께 작업해야 합니다.