Các Công Cụ Thiết Kế Mạch Nguồn Điện Tốt Nhất Với Chức Năng Mô Phỏng

Từ nguồn cung cấp điện trên bàn làm việc đến mạch điều chỉnh nguồn điện trên các bảng mạch nhúng, các nhà thiết kế thường cần tạo ra một thiết kế mạch nguồn cung cấp tùy chỉnh và bố trí mạch. Những mạch này nghe có vẻ đơn giản để thiết kế, nhưng cần đến các công cụ mô phỏng và xác minh dựa trên SPICE trong

Altium Designer cung cấp cho bạn nhiều hơn là các công cụ thiết kế mạch và mô phỏng mạch; bạn có thể dễ dàng tạo bố trí PCB của mình và chuẩn bị bảng mạch của mình cho việc sản xuất trong Altium Designer. Hãy tiếp tục đọc để xem phần mềm thiết kế mạch của chúng tôi giúp bạn tạo ra thiết kế mạch nguồn cung cấp và bố trí tốt nhất như thế nào.

ALTIUM DESIGNER

Một gói thiết kế PCB thống nhất tích hợp các tính năng thiết kế mạch với một trình biên tập PCB mạnh mẽ và các tính năng mô phỏng.

Thiết kế một bộ điều chỉnh điện áp đơn giản là dễ dàng, nhưng nguồn cung cấp điện cấp sản xuất đi xa hơn nhiều so với các bộ điều chỉnh tuyến tính. Thiết kế mạch nguồn cung cấp cho PCB của bạn có thể trở nên rất phức tạp, và cần nhiều công cụ để tạo ra sơ đồ của bạn, bố trí PCB, mô phỏng, và các tệp sản xuất. Sau khi bạn xác định được cấu trúc điều chỉnh và chuyển đổi nguồn điện tốt nhất cho hệ thống của mình, bạn sẽ cần triển khai các mạch của mình trong sơ đồ và xác minh thiết kế của mình.

Khi bạn có quyền truy cập vào một gói thiết kế tích hợp, bạn có thể thiết kế sơ đồ nguồn cung cấp điện, tạo bố cục PCB chất lượng cao và chạy mô phỏng mạch trong một chương trình duy nhất. Hãy tiếp tục đọc để xem bộ tính năng mô phỏng và thiết kế mạch tốt nhất có thể giúp bạn tạo và mô phỏng chiến lược chuyển đổi và điều chỉnh nguồn điện của mình như thế nào.

Chọn Bộ Điều Chỉnh và Chiến Lược Chuyển Đổi Nguồn

Thiết kế mạch nguồn cung cấp yêu cầu xem xét toàn bộ hệ thống theo các khối, bắt đầu từ mạch chuyển đổi AC sang DC, và tiếp tục đến các giai đoạn điều kiện nguồn và chuyển đổi nguồn. Một số cấu trúc điều chỉnh điện áp hoặc dòng điện có thể cung cấp nhiều chức năng trong quá trình chuyển đổi nguồn. Tuy nhiên, các bộ điều chỉnh này có thể rất phức tạp và phải được xác thực bằng mô phỏng trước khi tiến hành sản xuất.

Hình dưới đây cho thấy một ví dụ về sơ đồ khối bao gồm tất cả các phần quan trọng của một nguồn cung cấp điện. Loại hệ thống này nhằm cung cấp chuyển đổi nguồn hiệu quả cao với một bộ điều chỉnh chuyển mạch. Nó có thể nhận điện từ tường và chuyển đổi AC sang DC với một cầu chỉnh lưu. Đầu ra của cầu chỉnh lưu sau đó sẽ được chuyển đến mạch PFC, sẽ làm mịn các đợt tăng dòng điện từ bộ chuyển đổi chuyển mạch. Đầu vào và đầu ra sau đó sẽ được lọc để loại bỏ EMI dẫn và đảm bảo nguồn điện ổn định được chuyển đến các phần điều chỉnh.

Các giai đoạn thiết kế mạch nguồn cung cấp và sơ đồ khối chuyển đổi.

Phần điều chỉnh sau đó cần được thiết kế với cấu trúc phù hợp. Cấu trúc điều chỉnh phổ biến nhất là điều chỉnh chuyển mạch, tạo ra nguồn cung cấp điện SMPS. Những nguồn cung cấp điện này có thể được thiết kế để cung cấp điện áp đầu ra rất ổn định và điều chỉnh hiệu suất cao. Chúng còn có nhiều cấu trúc nổi tiếng cho chuyển đổi DC-DC.

Tạo Bất Kỳ Topology Điều Chỉnh Nào Với Công Cụ Thiết Kế Sơ Đồ Tốt Nhất

Để tạo ra topology điều chỉnh bạn cần đảm bảo chuyển đổi điện năng hiệu quả cao yêu cầu bộ công cụ thiết kế sơ đồ tốt nhất. Bạn cũng cần truy cập vào bộ đầy đủ các thành phần PCB bao gồm mô hình CAD để sử dụng trong bố cục PCB của mình. Khi bạn sẵn sàng bắt đầu thiết kế mạch nguồn điện của mình và tìm các thành phần bạn cần, hãy sử dụng bộ đầy đủ công cụ thiết kế PCB trong Altium Designer.

• Thiết kế nguồn điện cao áp/cai dòng thường yêu cầu đặt một mạch PFC sau mạch chuyển đổi AC sang DC của bạn để làm mịn các đợt tăng dòng điện vào.

  Tìm hiểu thêm về thiết kế và phân tích mạch PFC.

• Khi thiết kế mạch điều chỉnh chuyển mạch của bạn, hãy chắc chắn bạn chọn đúng tần số cho tín hiệu PWM của mình vì điều này sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả và dao động trên điện áp và dòng điện ra.

  Tìm hiểu thêm về việc chọn tần số tốt nhất cho bộ điều chỉnh chuyển mạch của bạn.

• Nguồn điện của bạn có thể cần được cách ly bằng một máy biến áp để đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

  Tìm hiểu thêm về nguồn điện cách ly và không cách ly.

Tạo từng phần của thiết kế mạch nguồn điện của bạn với công cụ sơ đồ phân cấp đa kênh trong Altium Designer.

Mô phỏng Tích hợp cho Thiết kế Mạch Nguồn Điện

Do những lo ngại về an toàn và hoạt động xung quanh nhiều nguồn điện và mạch điều chỉnh, cần phải mô phỏng từng phần của nguồn điện để đảm bảo nó cung cấp hành vi điện mong muốn. Mô phỏng nguồn điện yêu cầu một mô phỏng SPICE sử dụng dữ liệu linh kiện và mô hình phụ mạch trực tiếp từ sơ đồ của bạn. Loại mô phỏng này sau đó giải các Định luật Kirchhoff và Định luật Ohm để đảm bảo thiết kế mạch của bạn sẽ hoạt động như dự định.

Các bộ mô phỏng SPICE cho phép bạn thực hiện một số mô phỏng quan trọng như một phần của thiết kế mạch nguồn điện:

• Phân tích chuyển tiếp để xem điện áp, dòng điện, và công suất đầu ra trong miền thời gian
• Phân tích nhiễu để xem nhiễu đầu vào được biến đổi thành nhiễu đầu ra như thế nào
• Phân tích AC với việc quét tần số trong từng phần của nguồn điện
• Quét tham số để lặp qua nhiều giá trị mạch và tối ưu hóa thiết kế

Phân tích tạm thời sẽ được sử dụng thường xuyên nhất vì loại mô phỏng này cho thấy nguồn cung cấp điện khởi động và đạt đến trạng thái hoạt động của nó trong miền thời gian. Bạn có thể xác định được những phần nào của hệ thống cần thay đổi, và bạn có thể lặp qua các giá trị thử nghiệm cho các phần tử mạch của mình với các lần quét tham số. Những nhiệm vụ này không yêu cầu một gói mô phỏng nâng cao, bạn có thể thực hiện những mô phỏng này và nhiều hơn nữa trong phần mềm thiết kế PCB tốt nhất của ngành.

Sử dụng Altium Designer cho các Mô phỏng SPICE

Động cơ mô phỏng SPICE trong Altium Designer có thể truy cập bên trong trình chỉnh sửa sơ đồ, và nó sẽ lấy dữ liệu trực tiếp từ thư viện và mô hình thành phần của bạn. Những mô phỏng này dễ dàng được thiết lập và chạy, và dữ liệu có thể được lưu lại để sử dụng trong một chương trình phân tích bên ngoài như MATLAB. Công cụ quét tham số là lý tưởng cho việc tối ưu hóa thiết kế mạch nguồn cung cấp của bạn, và những công cụ này sẽ xuất ra nhiều kết quả có thể được so sánh trên một đồ thị duy nhất.

• Mạch lọc là các yếu tố cơ bản, nhưng chúng rất quan trọng cho thiết kế nguồn cung cấp điện vì chúng sẽ đảm bảo hệ thống của bạn có thể miễn nhiễm với nhiễu đầu vào.

  Tìm hiểu thêm về kiểm soát EMI/EMC với việc lọc nguồn cung cấp.

• Hãy chú ý đến bất kỳ tiếng ồn nào được tạo ra hoặc nhận diện trong mạch điều chỉnh của bạn để đảm bảo rằng nó không quá mức trong nguồn cung cấp điện.

  Tìm hiểu thêm về phân tích biên độ nhiễu trong nguồn cung cấp điện của bạn.

• Thiết kế mạch nguồn cung cấp yêu cầu mô phỏng SPICE để đảm bảo nguồn điện ra ổn định và đạt giá trị mong muốn.

  Tìm hiểu thêm về việc chạy mô phỏng SPICE với mạch nguồn cung cấp trong Altium Designer.

Bộ mô phỏng SPICE trong Altium Designer giúp bạn xác minh thiết kế mạch nguồn cung cấp của mình và tối ưu hóa công suất điện ra của nó.

Tạo Bố Cục PCB cho Thiết Kế Nguồn Cung Cấp của Bạn

Sau khi bạn đã tạo thiết kế mạch nguồn cung cấp của mình, đã đến lúc chuyển đổi sơ đồ của bạn thành bố cục mạch in trống. Bạn có thể bắt đầu sắp xếp các linh kiện, định tuyến các đường mạch, thiết kế các lớp nguồn, chọn các lớp đất, và nhiều hơn nữa. Bố cục PCB của bạn sẽ quyết định các biện pháp quản lý nhiệt mà bạn sẽ phải xem xét để giữ nhiệt độ bảng mạch thấp, và bạn sẽ cần phải tìm nguồn linh kiện thực tế cho tất cả các bộ phận trong thiết kế của mình.

Altium Designer không chỉ là phần mềm thiết kế và mô phỏng mạch điện, đó là ứng dụng thiết kế PCB mạnh mẽ nhất trong ngành cho việc phát triển sản phẩm. Những người thiết kế nguồn cung cấp sẽ có quyền truy cập vào một bộ công cụ thiết kế PCB đầy đủ cho sơ đồ, bố trí vật lý, mô phỏng và sản xuất PCB, tất cả trong một chương trình duy nhất. Mọi thứ cần thiết để sản xuất một nguồn cung cấp chất lượng cao đều được bao gồm trong môi trường thiết kế theo quy tắc của Altium Designer.

Hầu hết các chương trình thiết kế buộc bạn phải sử dụng các trình chỉnh sửa sơ đồ, bộ định tuyến và bộ mô phỏng riêng biệt để tạo ra một sản phẩm duy nhất. Điều này tạo ra một quy trình làm việc không hiệu quả và thậm chí buộc bạn phải sử dụng công cụ thiết kế của bên thứ ba để hoàn thành một thiết kế mới. Thay vì làm việc trong môi trường phân mảnh như vậy, bạn cần tạo bảng mạch SMPS tiếp theo của mình trong một gói thiết kế thống nhất.

Khi bạn làm việc với phần mềm thiết kế thống nhất, bạn sẽ có quyền truy cập vào mọi thứ bạn cần để tạo ra một sản phẩm mới trong một ứng dụng duy nhất. Đây là loại môi trường bạn sẽ tìm thấy trong Altium Designer. Mọi thứ bạn cần đều nằm trong một ứng dụng, cho phép bạn dễ dàng chuyển từ ý tưởng sang sản phẩm.

Hoàn thành Thiết kế Nguồn Cung Cấp của Bạn Với Công cụ Bố Trí PCB trong Altium Designer

Lợi thế lớn nhất của Altium Designer so với các nền tảng thiết kế PCB khác đến từ giao diện thiết kế tích hợp của nó, nơi tất cả những gì bạn cần cho thiết kế và bố trí mạch cung cấp điện được bao gồm trong một chương trình duy nhất. Thay vì đặt mọi thứ trong các chương trình riêng biệt, Altium Designer bao gồm một bộ đầy đủ các tính năng bạn cần để hoàn thành bố trí PCB của mình và chuẩn bị nó cho việc sản xuất. Không có ứng dụng thiết kế PCB nào khác làm cho việc đưa một sản phẩm mới ra thị trường với một chương trình duy nhất trở nên dễ dàng như vậy.

• Thiết kế mạch cung cấp điện của bạn, đặt các thành phần, và định tuyến các đường dẫn là những nhiệm vụ dễ dàng trong Altium Designer. Môi trường thiết kế theo quy tắc trong Altium Designer ngay lập tức kiểm tra bố trí của bạn so với các quy tắc thiết kế khi bạn tạo bảng mạch của mình.

  Tìm hiểu thêm về môi trường thiết kế tích hợp trong Altium Designer.

• Các công cụ định tuyến và bố trí mạnh mẽ trong Altium Designer là chìa khóa cho năng suất của bạn và sẽ giúp bạn duy trì trong các yêu cầu cơ khí của mình.

  Tìm hiểu thêm về các tính năng định tuyến trong Altium Designer.

• Sau khi bạn đã tạo thiết kế mạch cung cấp điện của mình và thực hiện các mô phỏng mạch, bạn có thể chia sẻ dự án và dữ liệu mô phỏng của mình với nhóm qua Altium 365.

  Tìm hiểu thêm về việc chia sẻ dữ liệu dự án PCB của bạn với Altium 365.

Bộ đầy đủ các tính năng thiết kế mạch cung cấp điện PCB trong Altium Designer.

Bạn không nên phải sử dụng các chương trình riêng biệt cho việc thiết kế bố trí PCB, mô phỏng và thiết kế mạch để xây dựng nguồn cung cấp điện tiếp theo của bạn. Bạn có thể tạo các thiết kế mạch nguồn cung cấp điện với bất kỳ cấu trúc nào sử dụng phần mềm thiết kế mạch tốt nhất và công cụ bố trí trong Altium Designer. Không có ứng dụng nào khác mang lại cho bạn cùng một mức độ hỗ trợ hoặc năng suất như Altium Designer.

Altium Designer trên Altium 365 mang lại một lượng tích hợp chưa từng có cho ngành công nghiệp điện tử cho đến nay, chỉ giới hạn trong thế giới phát triển phần mềm, cho phép các nhà thiết kế làm việc từ xa và đạt được mức độ hiệu quả chưa từng có.

Chúng ta mới chỉ khám phá bề mặt của những gì có thể làm được với Altium Designer trên Altium 365. Bạn có thể kiểm tra trang sản phẩm để biết mô tả tính năng sâu hơn hoặc một trong những Hội thảo Trực tuyến Theo Yêu cầu.