Najlepsze narzędzia do projektowania obwodów zasilania z symulacją

Od zasilaczy laboratoryjnych po obwody regulatorów mocy na wbudowanych płytach, projektanci często muszą tworzyć niestandardowe projekty układów zasilających i ich rozmieszczenie. Te obwody wydają się proste w projektowaniu, ale do stworzenia stabilnego, wysokiej jakości projektu układu zasilającego potrzebne są narzędzia do symulacji i weryfikacji oparte na SPICE w Altium Designer.

Altium Designer oferuje znacznie więcej niż narzędzia do projektowania obwodów i symulacji; możesz łatwo stworzyć układ PCB i przygotować swoją płytę do produkcji w Altium Designer. Czytaj dalej, aby zobaczyć, jak nasze oprogramowanie do projektowania obwodów pomaga tworzyć najlepszy projekt i układ układu zasilającego.

ALTIUM DESIGNER

Zintegrowany pakiet do projektowania PCB, który łączy funkcje projektowania obwodów z potężnym edytorem PCB i funkcjami symulacji.

Projektowanie prostego regulatora napięcia jest łatwe, ale zasilacze produkcyjne wykraczają daleko poza liniowe regulatory. Projekt układu zasilającego dla twojego PCB może być bardzo skomplikowany, a do stworzenia schematów, układu PCB, symulacji i plików produkcyjnych wymagane są różne narzędzia. Po określeniu najlepszej topologii regulacji i konwersji mocy dla twojego systemu, będziesz musiał zaimplementować swoje obwody w schematach i zweryfikować swój projekt.

Gdy masz dostęp do zintegrowanego pakietu projektowego, możesz projektować schematy zasilacza, tworzyć wysokiej jakości układy PCB oraz przeprowadzać symulacje obwodów w jednym programie. Czytaj dalej, aby zobaczyć, jak najlepszy zestaw funkcji symulacji i projektowania obwodów może pomóc Ci stworzyć i symulować strategię konwersji i regulacji mocy.

Wybierz regulator i strategię konwersji mocy

Projektowanie obwodów zasilania wymaga rozważenia całego systemu w blokach, zaczynając od obwodu konwertera AC na DC, aż po etapy kondycjonowania mocy i konwersji mocy. Niektóre topologie regulatorów napięcia lub prądu mogą zapewniać wiele funkcji w całym procesie konwersji mocy. Jednak te regulatory mogą być bardzo skomplikowane i muszą zostać zweryfikowane za pomocą symulacji przed przejściem do produkcji.

Poniższy rysunek pokazuje przykładowy schemat blokowy, który zawiera wszystkie kluczowe części zasilacza. Tego typu system ma na celu zapewnienie wysokiej efektywności konwersji mocy za pomocą regulatora przełączającego. Mógłby otrzymywać zasilanie sieciowe i konwertować AC na DC za pomocą prostownika mostkowego. Wyjście prostownika byłoby następnie przekazywane do obwodu PFC, który wygładzałby szpilki prądowe pochodzące z konwertera przełączającego. Wejście i wyjście następnie byłyby filtrowane, aby usunąć przewodzone EMI i zapewnić stabilne zasilanie przekazywane do sekcji regulatorów.

Etap projektowania obwodów zasilania i schemat blokowy konwertera.

Sekcja regulatora musi zostać zaprojektowana z odpowiednią topologią. Najbardziej powszechną topologią regulatora jest regulator przełączający, dający zasilacz SMPS. Te zasilacze mogą być zaprojektowane tak, aby zapewniać bardzo stabilne napięcie wyjściowe i wysoką efektywność regulacji. Posiadają również wiele dobrze znanych topologii dla konwersji DC-DC.

Twórz dowolną topologię regulatora z najlepszymi narzędziami do projektowania schematów

Stworzenie topologii regulatora, która zapewni wysoką efektywność przekształcania mocy, wymaga najlepszego zestawu narzędzi do projektowania schematów. Będziesz także potrzebować dostępu do kompletnego zestawu komponentów PCB, które obejmują modele CAD do użycia w układzie płytki PCB. Kiedy będziesz gotowy, aby rozpocząć projektowanie obwodu zasilania i znaleźć potrzebne komponenty, użyj kompletnego zestawu narzędzi do projektowania PCB w Altium Designer.

• Projektowanie zasilacza o wysokim napięciu/wysokim prądzie często wymaga umieszczenia obwodu PFC po obwodzie przekształtnika AC na DC, aby wygładzić szpilki prądu na wejściu.

  Dowiedz się więcej o projektowaniu i analizie obwodów PFC.

• Projektując swój obwód regulatora przełączającego, upewnij się, że wybierasz odpowiednią częstotliwość dla sygnału PWM, ponieważ będzie to miało wpływ na efektywność i tętnienia na napięciu i prądzie wyjściowym.

  Dowiedz się więcej o wyborze najlepszej częstotliwości dla twojego regulatora przełączającego.

• Twoje zasilanie może wymagać izolacji za pomocą transformatora, aby zapewnić bezpieczeństwo użytkownika.

  Dowiedz się więcej o zasilaczach izolowanych i nieizolowanych.

Twórz każdą sekcję projektu obwodu zasilania za pomocą narzędzi do hierarchicznych schematów wielokanałowych w Altium Designer.

Zintegrowana symulacja dla projektowania obwodów zasilania

Ze względu na obawy dotyczące bezpieczeństwa i działania wielu zasilaczy i obwodów regulatorów, istnieje potrzeba symulacji każdej sekcji zasilacza, aby zapewnić pożądane zachowanie elektryczne. Symulacja zasilacza wymaga symulacji SPICE, która pobiera dane komponentów i modele podobwodów bezpośrednio ze schematów. Ten typ symulacji rozwiązuje prawa Kirchhoffa i prawo Ohma, aby zapewnić, że projekt obwodu będzie działał zgodnie z zamierzeniami.

Symulatory SPICE pozwalają na wykonanie kilku krytycznych symulacji jako część projektowania obwodu zasilania:

• Analiza przejściowa, aby zobaczyć napięcie, prąd i moc wyjściową w dziedzinie czasu
• Analiza szumów, aby zbadać, jak szumy wejściowe są przekształcane w szumy wyjściowe
• Analiza AC z przesunięciami częstotliwości w każdej sekcji zasilacza
• Przesunięcia parametrów, aby iterować przez wiele wartości obwodu i optymalizować projekt

Analiza przejściowa będzie najczęściej używana, ponieważ ten rodzaj symulacji pokazuje, jak zasilacz uruchamia się i osiąga swój stan roboczy w dziedzinie czasu. Możesz wtedy określić, które części systemu wymagają zmiany, i możesz iterować przez próbne wartości dla elementów twojego obwodu za pomocą przeglądów parametrów. Te zadania nie wymagają zaawansowanego pakietu symulacyjnego, możesz wykonać te symulacje i wiele więcej w najlepszym w branży oprogramowaniu do projektowania PCB.

Użyj Altium Designer do symulacji SPICE

Silnik symulacji SPICE w Altium Designer jest dostępny w edytorze schematów i będzie pobierał dane bezpośrednio z twoich bibliotek komponentów i modeli. Te symulacje są łatwe do ustawienia i uruchomienia, a dane mogą być zapisane do wykorzystania w zewnętrznym programie analizy, takim jak MATLAB. Narzędzia do przeglądu parametrów są idealne do optymalizacji projektu obwodu zasilania, a te narzędzia wygenerują wiele wyników, które można porównać na jednym wykresie.

• Obwody filtrujące są podstawowymi elementami, ale są bardzo ważne dla projektowania zasilaczy, ponieważ zapewnią, że twój system może pozostać odporny na zakłócenia wejściowe.

  Dowiedz się więcej o kontroli EMI/EMC przy filtracji zasilania.

• Zwróć uwagę na wszelkie szumy generowane lub odbierane w obwodzie regulatora, aby upewnić się, że nie są one nadmierne na wyjściu zasilacza.

  Dowiedz się więcej o analizowaniu marginesu szumów w zasilaczu.

• Projektowanie obwodów zasilających wymaga symulacji SPICE, aby zapewnić stabilność mocy wyjściowej i osiągnięcie pożądanej wartości.

  Dowiedz się więcej o przeprowadzaniu symulacji SPICE z obwodami zasilającymi w Altium Designer.

Simulator SPICE w Altium Designer pomaga weryfikować projekt obwodu zasilającego i optymalizować jego moc wyjściową.

Stwórz układ PCB dla Twojego projektu zasilacza

Po stworzeniu projektu obwodu zasilającego nadszedł czas, aby przenieść schematy na pusty układ płytki drukowanej. Możesz wtedy zacząć rozmieszczać komponenty, trasować ścieżki, projektować płaszczyzny zasilania, wybierać płaszczyzny uziemienia i wiele więcej. Układ PCB zadecyduje o środkach zarządzania temperaturą, które będziesz musiał rozważyć, aby utrzymać niską temperaturę płytki drukowanej, i będziesz musiał pozyskać rzeczywiste komponenty dla wszystkich części w swoim projekcie.

Altium Designer to coś więcej niż tylko oprogramowanie do projektowania i symulacji obwodów, to najpotężniejsza aplikacja do projektowania PCB dla rozwoju produktu w branży. Projektanci zasilaczy będą mieli dostęp do kompletnego zestawu narzędzi do projektowania PCB dla schematów, układu fizycznego, symulacji i produkcji PCB, wszystko to w jednym programie. Wszystko, co potrzebne do wyprodukowania wysokiej jakości zasilacza, jest zawarte w środowisku projektowym opartym na zasadach Altium Designer.

Większość programów projektowych zmusza Cię do używania oddzielnych edytorów schematów, routerów i symulatorów do wyprodukowania pojedynczego produktu. Powoduje to nieefektywny przepływ pracy i nawet zmusza do korzystania z narzędzi projektowych stron trzecich, aby ukończyć nowy projekt. Zamiast pracować w tego typu fragmentarycznym środowisku, musisz stworzyć swoją następną płytę obwodu SMPS w zintegrowanym pakiecie projektowym.

Kiedy pracujesz z zintegrowanym oprogramowaniem projektowym, masz dostęp do wszystkiego, czego potrzebujesz, aby stworzyć nowy produkt w jednej aplikacji. To typ środowiska, które znajdziesz w Altium Designer. Wszystko, czego potrzebujesz, jest w jednej aplikacji, co pozwala Ci przejść od koncepcji do produktu z łatwością.

Zakończ projektowanie swojego zasilacza z narzędziami do układu PCB w Altium Designer

Główną zaletą Altium Designer w porównaniu z innymi platformami do projektowania PCB jest zintegrowany interfejs projektowy, w którym wszystko, czego potrzebujesz do projektowania i układania obwodów zasilania, znajduje się w jednym programie. Zamiast umieszczać wszystko w oddzielnych programach, Altium Designer zawiera kompletny zestaw funkcji, które są potrzebne do ukończenia układu PCB i przygotowania go do produkcji. Żadna inna aplikacja do projektowania PCB nie ułatwia tak bardzo wprowadzenia nowego produktu na rynek za pomocą jednego programu.

• Projektowanie obwodów zasilania, umieszczanie komponentów i trasowanie ścieżek to proste zadania w Altium Designer. Środowisko projektowania oparte na zasadach w Altium Designer natychmiast sprawdza układ względem zasad projektowych, gdy tworzysz swoją płytę obwodu drukowanego.

  Dowiedz się więcej o zintegrowanym środowisku projektowym w Altium Designer.

• Potężne narzędzia do trasowania i układania w Altium Designer są kluczem do Twojej produktywności i pomogą Ci pozostać w ramach wymagań mechanicznych.

  Dowiedz się więcej o funkcjach trasowania w Altium Designer.

• Po stworzeniu projektu obwodu zasilania i przeprowadzeniu symulacji obwodów, możesz udostępnić swój projekt i dane symulacji swojemu zespołowi za pomocą Altium 365.

  Dowiedz się więcej o udostępnianiu danych projektu PCB za pomocą Altium 365.

Kompletny zestaw funkcji do projektowania zasilania PCB w Altium Designer.

Nie powinieneś być zmuszony do używania oddzielnych programów do układania PCB, symulacji i projektowania obwodów, aby zbudować swoje następne zasilanie. Możesz tworzyć projekty obwodów zasilających z dowolną topologią korzystając z najlepszego oprogramowania do projektowania obwodów oraz narzędzi do układania w Altium Designer. Żadna inna aplikacja nie oferuje tego samego poziomu wsparcia czy produktywności co Altium Designer.

Altium Designer na Altium 365 dostarcza niespotykany dotąd poziom integracji dla branży elektronicznej, dotychczas zarezerwowany dla świata rozwoju oprogramowania, umożliwiając projektantom pracę z domu i osiąganie niespotykanych poziomów efektywności.

Dopiero zaczynamy odkrywać, co jest możliwe do zrobienia z Altium Designer na Altium 365. Możesz sprawdzić stronę produktu aby uzyskać bardziej szczegółowy opis funkcji lub jeden z Webinarów na Żądanie.