Электроника мощности для литий-железо-фосфатных аккумуляторов на печатных платах в Altium Designer

Силовая электроника охватывает огромный список систем, делающих современную жизнь возможной. От автомобильных систем до систем распределения энергии, силовая электроника отвечает за контроль и управление потоком энергии в электрической системе. С учетом того, что системы альтернативной энергии станут более популярными в будущем, инженерам и дизайнерам необходимо иметь подходящее программное обеспечение для проектирования печатных плат для систем силовой электроники.

Программное обеспечение для проектирования систем силовой электроники должно включать доступ к огромным библиотекам компонентов и функциям управления, а также инструменты, показывающие связь между распределением энергии и горячими точками на печатных платах. С Altium Designer вы можете взять под контроль каждый аспект силовой электроники для литий-фосфатных батарей. Вы получите доступ ко всем этим функциям и многому другому в едином интерфейсе.

ALTIUM DESIGNER^®

Единый пакет для проектирования печатных плат с инструментами для силовой электроники и приложений распределения энергии.

Ископаемое топливо выходит из моды и будет постепенно заменено альтернативными источниками энергии, такими как солнечные и ветровые фермы. Управление энергией является важной темой в научной литературе, и ученые серьезно исследовали использование ряда методов для хранения энергии во время простоев в генерации энергии. К этим методам относится использование массивов батарей литий-фосфата (более конкретно, LiFePO4), которые позволяют возвращать энергию обратно в сеть, когда генерация снижается.

Литий-ионные аккумуляторы не ограничиваются системами хранения энергии. Эти аккумуляторы используются в мобильных устройствах, аккумуляторах для электрических и гибридных автомобилей, а также в другой электронике, требующей перезаряжаемых батарей. Системы зарядки для этих аккумуляторов должны соответствовать аналогичным требованиям, что и системы зарядки для систем хранения энергии, хотя и в меньшем масштабе.

Что нужно знать о литий-фосфатах в дизайне печатных плат

Силовые электронные системы для аккумуляторов на основе литий-фосфата должны быть разработаны таким образом, чтобы регулировать скорость зарядки и предотвращать перезарядку. Перезаряженный аккумулятор может выделять избыточные газы водорода и кислорода, поскольку электролит нагревается до высокой температуры. У полностью герметичных аккумуляторов это накопление газов может создать опасность взрыва аккумулятора. Это сокращает общий срок службы аккумулятора. Без системы управления питанием и защиты аккумулятор также может перегреваться, создавая риск возгорания в крайних случаях. Аккумуляторы на основе литий-фосфата имеют более низкую плотность выходной энергии по сравнению с другими литий-ионными аккумуляторами, таким образом, они считаются более безопасными.

Требования к системе управления питанием

Системы управления питанием для перезаряжаемых литий-ионных и литий-фосфатных аккумуляторов должны регулировать напряжение/ток зарядки и ограничивать ток зарядки, чтобы предотвратить перезарядку. Эти системы также должны обеспечивать возможность контроля или подавления скорости разряда в случае короткого замыкания, помогая продлить срок службы аккумуляторов.

Эти электронные системы управления зарядкой и разрядкой аккумуляторов должны быть созданы с учетом других важных эксплуатационных требований. Эти системы будут подвергаться термическим циклам в течение всего срока службы чаще, чем большинство печатных плат. Также они будут пропускать через себя высокий ток, поэтому они должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать более высокие температуры, чем другие печатные платы. Электрохимическая среда, в которой работают эти электронные системы, подвергает их риску коррозии.

• Если вы планируете использовать аккумулятор для питания вашего следующего мобильного устройства или обеспечения аварийного питания, у вас есть множество вариантов на выбор.

  Узнайте больше о литий-фосфатных и ионных аккумуляторах в дизайне печатных плат.

• Системы распределения энергии и батарейные массивы часто работают при высоком напряжении и токе, и для обеспечения надежности требуются специализированные методы проектирования. Узнайте больше о проектировании печатных плат для систем высоковольтного питания.
• Проектирование систем питания становится намного проще, когда при проектировании электроники питания используется инструмент анализа системы доставки энергии. Узнайте больше о включении симуляций PDN в проектирование электроники питания.

Подготовка симуляции сети доставки энергии в Altium Designer

Питание от аккумулятора для встроенных систем

Встроенные системы находят своё применение в различных областях, начиная от аэрокосмической промышленности и заканчивая автомобильной и военными системами. С увеличением вычислительной мощности, упаковываемой в печатные платы для этих систем, а также с растущими требованиями к мобильности и времени работы, разработчикам необходимо учитывать потребляемую мощность этих систем и выбирать соответствующую стратегию управления питанием, ориентированную специально на батарейное питание. Инженеры играют ключевую роль в разработке методологий управления питанием для электроники во встроенных системах.

Управление тепловым режимом и питанием от батареи во встроенных системах

Дизайнерам и системным инженерам необходим ряд важных инструментов, которые выходят за рамки возможностей размещения печатных плат. Поскольку встроенные системы включают в себя вычислительные возможности, потребление энергии может быть периодически снижено, когда разработчики настраивают свои процессоры на переход в спящий режим, когда они не используются. Это окажет огромное влияние на потребляемую мощность вашей встроенной системы и увеличит срок службы компонентов на плате. Затем часть системы, отвечающая за управление питанием, должна реагировать, чтобы гарантировать, что зарядка и потребляемая мощность ограничиваются приемлемыми значениями.

Помимо использования компонентов с низким энергопотреблением, выявление и устранение горячих точек на печатных платах помогает увеличить общий срок службы системы. Обеспечение доставки энергии с минимальными потерями и правильное тепловое управление становится возможным, когда дизайнеры используют анализатор сети электропитания, встроенный в их программное обеспечение для проектирования печатных плат. Такой тип симуляции позволяет дизайнерам легко выявлять горячие точки в их устройстве во время работы и экспериментировать с потенциальными перепроектированиями.

• Проектирование сети распределения энергии может показаться сложным, но это не так, если вы работаете с правильным пакетом симуляции.

  Узнайте, как вы можете стать экспертом по сетям электропитания.

• Как только ваши батареи начинают подавать энергию, вам нужно убедиться, что ваша сеть электропитания может доставлять энергию в вашу систему с минимальными потерями.

  Узнайте больше о проектировании системы электропитания с Ли Ритчи.

• Вам может понадобиться регулятор для вашей системы управления питанием, и вам нужно будет решить, какой тип регулятора удовлетворит ваши требования к питанию. Узнайте больше о выборе регулятора напряжения в вашей системе управления питанием.

Выявление горячих точек в сети электропитания

Проектирование систем управления питанием в Altium Designer

Учитывая сложные требования к системам управления питанием на печатных платах, питаемых от литий-фосфатных аккумуляторов, ваше программное обеспечение для проектирования должно включать возможности, интегрирующие ваш дизайн, управление компонентами и функции анализа в единое пространство. Проектирование возможностей управления питанием для встроенных систем требует организации вашего управления питанием, регулирования и функциональности обработки данных в иерархические схемы. Этот процесс значительно упрощается, когда вы работаете с инструментами иерархического проектирования схем в вашем программном обеспечении для проектирования печатных плат.

Altium Designer: Единая платформа проектирования печатных плат

Подходящее программное обеспечение для проектирования может помочь вам спроектировать и проверить функциональность вашей системы управления питанием аккумулятора без необходимости переключения между программами проектирования. Только Altium Designer объединяет ваши основные функции проектирования в одной программе. Функции иерархического проектирования помогают вам оставаться организованным, а функции симуляции помогают проверить функциональность вашей системы зарядки и управления аккумулятором.

• Проектирование любой системы управления питанием требует работы с редактором схем. Altium Designer принимает многоканальный, иерархический подход к созданию схем, позволяя вам включать сложные функции в вашу плату, оставаясь при этом организованным.Узнайте больше об иерархическом многоканальном создании схем в Altium Designer.
• Площадки и переходные отверстия являются важными элементами для термического управления и должны быть правильно спроектированы.Смотрите, как Altium Designer меняет дизайн переходных отверстий и площадок печатных плат.
• Анализ подачи питания критически важен для выявления горячих точек, обеспечения максимальной подачи энергии компонентам и оценки потребления энергии в вашей системе управления питанием. Узнайте больше о работе с расширением PDN Analyzer в Altium Designer.

Работа с правильным программным обеспечением для проектирования поможет обеспечить, чтобы ваша система зарядки и управления питанием содержала все необходимые функции для корректной работы. С Altium Designer инструменты, необходимые для создания систем управления питанием, собраны в одной программе. Вы можете получить доступ к инструментам проектирования, анализа сети распределения питания и верификации в едином интерфейсе.

Когда вы работаете с Altium Designer, у вас будет доступ к инструментам и ресурсам, необходимым для успеха. У вас будет мгновенный доступ к форуму AltiumLive, вебинарам и подкастам с экспертами отрасли, а также обширная база знаний, наполненная советами по проектированию и учебными пособиями. Ни одна другая компания, разрабатывающая программное обеспечение для проектирования печатных плат, не предоставляет столько ресурсов для успеха.

В то время как другие платформы программного обеспечения для проектирования печатных плат заняты разделением своих инструментов на разные программы с несогласованным рабочим процессом, Altium Designer объединяет важнейшие функции проектирования в единой среде. Не соглашайтесь на другие платформы проектирования, которые снижают вашу продуктивность. Вместо этого вам нужно работать с лучшим программным обеспечением: вам нужен Altium Designer.