Проектирование схемы блока питания в Altium Designer

Независимо от того, разрабатываете ли вы лабораторный блок питания для электронной лаборатории или вам необходимо спроектировать встроенный блок питания для продукта IoT, вам понадобятся мирового класса инструменты для проектирования печатных плат. Altium здесь, чтобы помочь вам спланировать ваш блок питания и создать детальные схемы с помощью мощных функций проектирования и симуляции схем. С функциями проектирования схем в Altium Designer вы можете создать и смоделировать ваш новый дизайн блока питания. У вас также будут функции, необходимые для подбора компонентов и подготовки вашего нового блока питания к производству. Ни одна другая платформа проектирования печатных плат не предоставляет столько функций для успеха.

ALTIUM DESIGNER

Профессиональная платформа программного обеспечения для проектирования печатных плат, которая интегрирует функции проектирования схем с мощным редактором печатных плат и функциями симуляции для проектирования блока питания.

Каждой печатной плате необходим источник питания. Ваша стратегия проектирования источника питания может включать в себя интегральные схемы при работе с сигналами низкого уровня, но для проектов с высокой мощностью необходимы дискретные компоненты, чтобы обеспечить требуемую выходную мощность и регулирование. Независимо от того, создаете ли вы простой регулятор с использованием нескольких преобразователей и LDO, или вы проектируете для высокого выходного тока, вам понадобится мощный редактор схем для создания вашей схемы источника питания. Ознакомьтесь с нашим подробным руководством по проектированию источников питания, чтобы увидеть, как вы можете использовать инструменты проектирования в Altium Designer для вашей новой платы.

Планирование вашего проекта источника питания

Ваша стратегия питания и регулирования включает в себя несколько этапов и требует учета источника входного питания при планировании вашего нового проекта. Преобразование AC-AC довольно простое и включает только регулирование с повышением или понижением напряжения, возможно, с цепью коррекции коэффициента мощности для повышения эффективности. Если вы планируете источник питания для преобразования AC-DC, ваш проект источника питания будет похож на блок-схему ниже.

Блок-схема проекта источника питания AC-DC.

После того, как вы преобразовали входное переменное напряжение в постоянное, вы можете следовать типичной стратегии преобразования и регулирования постоянного тока для получения стабильного выходного постоянного напряжения с желаемым током. Преобразование DC-DC требует реализации правильной топологии источника питания. Наиболее распространенными топологиями являются понижающий (buck), повышающий (boost) и понижающе-повышающий (buck-boost) преобразователи, но для преобразования и регулирования DC-DC могут использоваться и связанные топологии источников питания. Обратите внимание, что приведенная ниже блок-схема также используется с нерегулируемыми источниками постоянного тока для генерации стабильного постоянного тока для ваших компонентов.

Блок-схема дизайна источника питания DC-DC.

Каждый этап в регуляторе должен быть построен из дискретных компонентов и/или интегральных схем, которые обеспечивают каждую функцию. Вы можете создать источник питания из пассивных элементов и интегральных схем регулятора мощности, или вы можете использовать дискретные компоненты. Различные этапы могут быть изолированы для предотвращения попадания высокого напряжения на выходной порт, что устраняет важный риск для безопасности. После того, как вы определите стратегию преобразования и регулирования мощности, вам нужно выбрать компоненты и создать схемы.

Проектирование схемы для нового источника питания

Этапы преобразования и регулирования, показанные выше, хорошо известны и доступны в виде эталонных проектов от множества производителей. Вы также можете найти множество примеров различных конструкций регуляторов и преобразователей на блоге по дизайну печатных плат Altium. Редактор схем в Altium Designer позволяет вам найти необходимые компоненты для вашей платы с помощью панели поиска по номеру производителя. Эти компоненты будут иметь проверенные схематические символы, печатные платы и 3D-модели, а также актуальную информацию о поставках с обновленными количествами и ценами.

• Когда вы создаете новый коммутируемый регулятор, вам нужно спроектировать и смоделировать все аспекты вашего нового устройства с помощью лучшего редактора схем.

  Смотрите пример проекта регулятора в Altium Designer.

• Ваши этапы преобразования и регулирования постоянного тока требуют выбора правильной топологии для вашего нового проекта источника питания. Узнайте больше о топологиях преобразователей DC-DC.
• Вы можете найти необходимые компоненты для каждого этапа преобразования и регулирования в вашем проекте источника питания с помощью панели поиска по номеру производителя в Altium Designer.

  Узнайте больше о панели поиска по номеру производителя в Altium Designer.

Секции выпрямителя, фильтра ЭМИ, корректора коэффициента мощности и понижающего преобразователя в проекте источника питания в Altium Designer

Проектирование каждого этапа регулятора

При выборе компонентов для вашего дизайна источника питания уделяйте особое внимание важным характеристикам в технических описаниях. Уровни входного и выходного напряжения/тока довольно важны, но вам также нужно учитывать другие компоненты для регулирования. Если ваш источник питания будет изменяться во время работы, вам нужно будет разработать стратегию, чтобы обеспечить стабильность выхода из вашего источника питания во время работы. Возможно, это самый важный момент в проектировании источника питания для работы с различными источниками входного питания.

Ваши стадии регулятора могут потребовать обратной связи с контроллером регулятора, который затем использует сигнал ШИМ для обеспечения поддержания выхода вашего регулятора на желаемом напряжении. Идея состоит в том, чтобы поддерживать выход регулятора выше напряжения отсечки для последнего LDO (см. выше), или установить выход регулятора на определенное значение. Контроллеры ИС доступны для этих задач, и их можно легко добавить в дизайн регулятора в петлю обратной связи.

Оценка вашего дизайна источника питания с помощью симуляций

После того, как вы настроите каскады вашего регулятора и определите поведение входного питающего сигнала, вам нужно будет проверить функциональность вашего проекта перед созданием его компоновки. Это лучшее время для анализа вашего проекта блока питания с помощью симулятора на основе SPICE. Когда ваш редактор схем включает в себя интегрированный инструмент симуляции, вы сможете мгновенно запускать симуляции постоянного и смешанного сигнала непосредственно из данных вашей схемы. После оценки вашего проекта вы можете использовать интегрированный инструмент захвата схемы для начала создания компоновки вашего блока питания.

• Работа с симулятором схем непосредственно в вашем редакторе схем позволяет вам мгновенно оценить ваш новый проект блока питания и убедиться, что ваши схемы будут работать корректно.

  Узнайте больше об использовании редактора схем с интегрированным симулятором SPICE.

• Каскады регулятора в блоке питания могут быть изолированными или неизолированными. Изолированный блок питания безопаснее, так как он предотвращает проникновение высокого напряжения на выход.

  Узнайте больше об изолированных и неизолированных блоках питания.

• Захват схемы - это первый шаг, необходимый для создания компоновки печатной платы для вашего проекта блока питания.

  Узнайте больше о создании компоновки печатной платы из схемы с использованием захвата схемы.

Результаты симуляции MOSFET, сгенерированные из редактора схем в Altium Designer

Лучшее программное обеспечение ECAD для проектирования источников питания

От редактора схем до мощных инструментов CAD, Altium Designer имеет всё необходимое для проектирования источников питания. Редактор схем включает в себя симулятор цепей для оценки функциональности схемы, а редактор печатных плат позволяет мгновенно импортировать вашу схему в новый макет. Вы останетесь на пике продуктивности, используя Altium Designer.

Завершите полное проектирование печатной платы в Altium Designer

Хотя функции проектирования схем и симуляции цепей в Altium Designer идеально подходят для проектирования источников питания, вы не будете ограничены созданием регуляторов и преобразователей. Функции проектирования схем и макета в Altium Designer могут быть использованы для создания мощных новых продуктов в любом приложении. От проектирования высокоскоростных/высокочастотных систем до систем распределения энергии, у вас будет полный набор инструментов для всех аспектов электронного проектирования.

Altium Designer также является единственной платформой, которая предоставляет вам необходимые функции для подготовки платы к полномасштабному производству. Altium Designer упрощает этот процесс, интегрируя все данные проектирования в одном месте. Вам не придется использовать отдельные программы для создания спецификаций, файлов Gerber, сверловочных файлов или чертежей сборки. Вы можете подготовить всё необходимое для создания прототипов и полномасштабного производства в Altium Designer.

• Создание схем, моделирование и разработка макета для проектирования источников питания невероятно упрощаются в Altium Designer. Правилами управляемый движок проектирования в Altium Designer объединяет все функции проектирования в единой программе. Узнайте больше об интегрированной среде проектирования в Altium Designer.
• После создания макета печатной платы вы можете исследовать распределение мощности по всей плате с помощью анализатора PDN в Altium Designer. Вы можете обнаружить горячие точки на вашей плате и быстро и легко скорректировать макет, чтобы устранить их. Узнайте больше об анализаторе PDN в Altium Designer.
• Когда вы будете готовы к производству плат для вашего нового проекта источника питания, вы можете мгновенно отправить релиз вашего проекта производителю, добавив Altium Concord Pro к Altium Designer. Узнайте больше о добавлении Altium Concord Pro к Altium Designer.

Проектирование источников питания в интегрированной среде помогает вам оставаться продуктивным и создавать продукты более высокого качества. Если вы только начинаете использовать интегрированную среду проектирования печатных плат, Altium предоставляет вам необходимые ресурсы для успешного проектирования. У вас будет доступ к форуму AltiumLive, вебинарам и подкастам с экспертами отрасли, огромной базе знаний с множеством советов по проектированию и учебным пособиям по проектированию. Ни одна другая компания, разрабатывающая программное обеспечение для проектирования печатных плат, не инвестирует столько в ваш успех.

Altium Designer установил новый стандарт в проектировании схем, разработке печатных плат и моделировании. Вы можете применять представленные здесь рекомендации по проектированию источников питания и создавать другие мощные продукты, используя Altium Designer.

Altium Designer на Altium 365 обеспечивает беспрецедентный уровень интеграции для электронной промышленности, который до сих пор был характерен только для мира разработки программного обеспечения, позволяя дизайнерам работать из дома и достигать невиданных ранее уровней эффективности.

Мы только начали осваивать возможности, которые открывает Altium Designer на Altium 365. Вы можете посетить страницу продукта для более подробного описания функций или один из вебинаров по запросу.