Elektronika mocy dla baterii litowo-żelazowo-fosforanowych PCB w Altium Designer

Elektronika mocy obejmuje ogromną listę systemów, które umożliwiają współczesne życie. Od systemów motoryzacyjnych po systemy dystrybucji energii, elektronika mocy odpowiada za kontrolowanie i zarządzanie przepływem mocy w całym systemie elektrycznym. Z uwagi na to, że systemy energii alternatywnej z pewnością staną się bardziej popularne w przyszłości, inżynierowie i projektanci potrzebują odpowiedniego oprogramowania do projektowania PCB dla systemów elektroniki mocy.

Oprogramowanie do projektowania systemów elektroniki mocy musi zawierać dostęp do ogromnych bibliotek komponentów i funkcji zarządzania, a także narzędzia pokazujące związek między dystrybucją mocy a punktami gorącymi na PCB. Dzięki Altium Designer możesz przejąć kontrolę nad każdym aspektem elektroniki mocy dla baterii fosforanu litu. Będziesz miał dostęp do wszystkich tych funkcji i więcej w jednym interfejsie.

ALTIUM DESIGNER^®

Zjednoczony pakiet do projektowania PCB z narzędziami do projektowania elektroniki mocy i aplikacji dystrybucyjnych.

Paliwa kopalne wychodzą z mody i będą stopniowo zastępowane alternatywnymi źródłami energii, takimi jak farmy słoneczne i wiatrowe. Zarządzanie energią jest ważnym tematem w literaturze badawczej, a naukowcy poważnie zbadali użycie szeregu metod do magazynowania energii podczas przerw w generowaniu mocy. Metody te obejmują użycie baterii fosforanu litu (bardziej szczegółowo, LiFePO4), które pozwalają na zwolnienie energii z powrotem do sieci, gdy generacja spada.

Baterie litowo-jonowe nie są ograniczone tylko do systemów magazynowania energii. Te baterie znajdują zastosowanie w urządzeniach mobilnych, bateriach do pojazdów elektrycznych i hybrydowych oraz innych elektronikach wymagających akumulatorów ładowalnych. Systemy ładowania dla tych baterii muszą spełniać podobne wymagania co systemy ładowania dla magazynów energii, choć w mniejszej skali.

Co warto wiedzieć o fosforanach litu w projektowaniu PCB

Systemy elektroniki mocy dla baterii litowo-fosforanowych muszą być zaprojektowane tak, aby regulować szybkość ładowania i zapobiegać przeładowaniu. Przeładowana bateria może produkować nadmierną ilość gazów wodoru i tlenu, gdy elektrolit nagrzeje się do wysokiej temperatury. W przypadku całkowicie zamkniętych baterii, nagromadzenie gazów może stworzyć niebezpieczeństwo, że bateria wybuchnie. To zmniejsza ogólną żywotność baterii. Bez systemu zarządzania mocą i ochrony, bateria może również przegrzewać się, tworząc ryzyko pożaru w skrajnych przypadkach. Baterie litowo-fosforanowe mają niższą gęstość energii wyjściowej niż inne baterie litowo-jonowe, co sprawia, że są bezpieczniejsze.

Wymagania systemu zarządzania mocą

Systemy zarządzania mocą dla akumulatorów litowo-jonowych i litowo-fosforanowych muszą regulować napięcie/prąd ładowania i ograniczać prąd ładowania, aby zapobiegać przeładowaniu. Te systemy powinny również zapewniać, że szybkość rozładowania może być kontrolowana lub tłumiona w przypadku zwarcia, pomagając przedłużyć żywotność baterii.

Te systemy elektroniczne do sterowania ładowaniem i rozładowywaniem baterii muszą być zbudowane tak, aby spełniać inne ważne wymagania operacyjne. Te systemy będą poddawane cyklom termicznym przez cały okres ich użytkowania częściej niż większość PCB. Te systemy będą również przewodzić wysoki prąd, dlatego muszą być zaprojektowane tak, aby wytrzymać wyższe temperatury niż inne PCB. Elektrochemiczne środowisko, w którym te systemy elektroniczne działają, naraża je na ryzyko korozji.

• Jeśli planujesz użyć baterii do zasilania swojego następnego urządzenia mobilnego lub zapewnienia awaryjnego zasilania, masz do wyboru wiele opcji.

  Dowiedz się więcej o bateriach litowo-fosforanowych i jonowych w projektowaniu PCB.

• Systemy dystrybucji energii i tablice baterii często pracują przy wysokim napięciu i prądzie, wymagają specjalistycznych technik projektowania, aby zapewnić niezawodność. Dowiedz się więcej o projektowaniu PCB dla systemów zasilania wysokonapięciowego.
• Projektowanie systemów zasilania jest znacznie łatwiejsze, gdy używasz narzędzia do analizy dostarczania energii podczas projektowania elektroniki mocy. Dowiedz się więcej o włączaniu symulacji PDN w projektowaniu elektroniki mocy.

Przygotowanie symulacji sieci dostarczania energii w Altium Designer

Zasilanie bateryjne dla systemów wbudowanych

Układy wbudowane znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach, począwszy od lotnictwa, przez motoryzację, aż po systemy wojskowe. Wraz ze zwiększaniem mocy przetwarzania pakowanej w PCB dla tych systemów, a także z rosnącymi wymaganiami dotyczącymi mobilności i czasu pracy, projektanci muszą zwrócić uwagę na zużycie energii w tych systemach i wybrać odpowiednią strategię zarządzania energią, skierowaną specjalnie na zasilanie bateryjne. Inżynierowie odgrywają kluczową rolę w opracowywaniu metodologii zarządzania energią dla elektroniki w systemach wbudowanych.

Zarządzanie ciepłem i energią bateryjną w systemach wbudowanych

Projektanci i inżynierowie systemów potrzebują wielu ważnych narzędzi, które wykraczają poza funkcje układu PCB. Ponieważ systemy wbudowane obejmują możliwości przetwarzania, zużycie energii może być okresowo redukowane, gdy projektanci konfigurują swoje procesory do wchodzenia w tryb uśpienia, gdy nie są używane. To będzie miało ogromny wpływ na zużytą energię w twoim systemie wbudowanym i zwiększy żywotność komponentów na płycie. Część systemu zarządzania energią musi następnie zareagować, aby zapewnić, że ładowanie i zużywana energia są ograniczone do akceptowalnych wartości.

Oprócz stosowania komponentów o niższym poborze mocy, identyfikacja i eliminacja punktów gorących na PCB pomaga przedłużyć ogólną żywotność systemu. Zapewnienie dostawy energii z minimalnymi stratami i odpowiednie zarządzanie ciepłem jest możliwe, gdy projektanci używają analizatora sieci dostarczania energii wbudowanego w ich oprogramowanie do projektowania PCB. Ten typ symulacji pozwala projektantom łatwo identyfikować punkty gorące w ich urządzeniu podczas działania i eksperymentować z potencjalnymi przeprojektowaniami.

• Projektowanie sieci dystrybucji energii może wydawać się trudne, ale nie musi tak być, gdy pracujesz z odpowiednim pakietem symulacyjnym.

  Zobacz, jak możesz stać się ekspertem od sieci dostarczania energii.

• Gdy twoje baterie zaczną dostarczać energię, musisz upewnić się, że twoja sieć dostarczania energii może dostarczać energię do twojego systemu z minimalnymi stratami.

  Dowiedz się więcej o projektowaniu systemu dostarczania energii z Lee Ritchey.

• Możesz potrzebować regulatora dla twojego systemu zarządzania energią i będziesz musiał zdecydować, który typ regulatora zaspokoi twoje wymagania energetyczne. Dowiedz się więcej o wyborze regulatora napięcia w twoim systemie zarządzania energią.

Identyfikacja punktów gorących w sieci dostarczania energii

Projektowanie Systemów Zarządzania Energią w Altium Designer

Biorąc pod uwagę złożone wymagania dotyczące systemów zarządzania energią w PCB zasilanych bateriami litowo-fosforanowymi, oprogramowanie do projektowania musi zawierać funkcje integrujące projektowanie, zarządzanie komponentami i analizę w jednym środowisku. Projektowanie funkcji zarządzania energią dla systemów wbudowanych wymaga zorganizowania zarządzania energią, regulacji i przetwarzania danych w hierarchiczne schematy. Proces ten jest znacznie łatwiejszy, gdy pracujesz z narzędziami do projektowania hierarchicznych schematów w swoim oprogramowaniu do projektowania PCB.

Altium Designer: Jedyna zintegrowana platforma do projektowania PCB

Odpowiednie oprogramowanie do projektowania może pomóc Ci zaprojektować i zweryfikować funkcjonalność systemu zarządzania energią baterii bez konieczności przełączania się między programami do projektowania. Tylko Altium Designer umieszcza Twoje kluczowe funkcje projektowe w jednym programie. Funkcje projektowania hierarchicznego pomagają Ci zachować porządek, a funkcje symulacji pozwalają zweryfikować funkcjonalność systemu ładowania i zarządzania baterią.

• Projektowanie dowolnego systemu zarządzania energią wymaga pracy z edytorem schematów. Altium Designer stosuje wielokanałowe, hierarchiczne podejście do tworzenia schematów, pozwalając na uwzględnienie złożonej funkcjonalności na Twojej płytce przy jednoczesnym zachowaniu organizacji. Dowiedz się więcej o tworzeniu hierarchicznych, wielokanałowych schematów w Altium Designer.
• Podkładki i przelotki są ważnymi elementami zarządzania termicznego i muszą być odpowiednio zaprojektowane. Zobacz, jak Altium Designer zmienia projektowanie przelotek i podkładek PCB.
• Analiza dostarczania energii jest kluczowa do identyfikacji punktów gorących, zapewnienia maksymalnego dostarczenia mocy do komponentów oraz szacowania zużycia energii w całym systemie zarządzania energią. Dowiedz się więcej o pracy z rozszerzeniem PDN Analyzer w Altium Designer.

Praca z odpowiednim oprogramowaniem projektowym pomoże zapewnić, że Twój system ładowania baterii i zarządzania energią zawiera wszystkie funkcje potrzebne do prawidłowego działania. Z Altium Designer narzędzia projektowe, których potrzebujesz do budowania systemów zarządzania energią, są dostępne w jednym programie. Możesz uzyskać dostęp do projektowania, analizy sieci dystrybucji energii i narzędzi weryfikacyjnych w jednym interfejsie.

Pracując z Altium Designer, będziesz miał dostęp do narzędzi i zasobów potrzebnych do odniesienia sukcesu. Będziesz miał natychmiastowy dostęp do forum AltiumLive, webinarów i podcastów z ekspertami branżowymi oraz obszernej bazy wiedzy pełnej wskazówek i samouczków projektowych. Żadna inna firma oferująca oprogramowanie do projektowania PCB nie daje Ci tylu zasobów na drodze do sukcesu.

Podczas gdy inne platformy oprogramowania do projektowania PCB są zajęte oddzielaniem swoich narzędzi do różnych programów z niespójnym przepływem pracy, Altium Designer unifikuje kluczowe funkcje projektowe w jednym środowisku. Nie godź się na inne platformy projektowe, które obniżają Twoją produktywność. Zamiast tego potrzebujesz pracować z najlepszym oprogramowaniem: potrzebujesz Altium Designer.