WEBENCH设计工具来创建一个电源

电子设计 2018-05-28 09:30 次阅读

开关稳压器的占空比经常被认为只与输入和输出电压成比例。但是,当我们仔细查看计算结果时,我们会发现,这个值也反映出了电路损耗。选择会带来更多损耗的组件,比如说具有较高DCR的电感器,会导致占空比增加(对于一个降压转换器是如此),有可能导致其它组件的额外效率损失。当使用TI的WEBENCH® 电源设计工具来创建一个电源时,此模型的计算结果并不依靠基本理想方程式,而是使用详细的计算结果,为你显示组件损耗与占空比小幅变化之间的交互作用。为了对这一点有一个深入的了解,我们来看一看图1中所示的一个降压转换器示例。

图1.异步降压转换器

在一个降压转换器中,占空比D被定义为D = Ton/Ts

在这里Ts = 1/开关频率

              Ton = 开关接通时间

当高侧电源开关被接通时,电流从输入流入,流经电感器。当高侧开关关闭时,二极管(或者在这个使用同步转换器的情况下,为低侧NMOS开关)被接通,并且电流通过二极管(或低侧NMOS开关)循环,这是因为电感器电流不能立即停止。在稳定状态运行期间,开关的接通和关闭次数是均衡的,以保持所需的输出电压。图2显示的是,开关接通时间内,电感器电流和流经高侧MOSFET的电流上升,反之,在开关关闭时间内,二极管和电感器电流下降。

图2.降压转换器波形。

通过代入,我们能够获得一个针对占空比的方程式,它取决于输入电压、输出电压、和FET与二极管压降。如果FET和二极管压降小于输入和输出电压,占空比方程式进一步简化为Vout与Vin之间的比值。                      

 

对于一个理想同步降压转换器来说,开关上无压降或其它损耗,占空比正好为输入电压与输入电压的比值。

然而,一个同步降压转换器内占空比的真实计算涉及高侧和低侧组件上的电压。因此,我们回到非理想情况,并且将全部最初项包含在内:

上面方程式中的电压项与输入负载电流,Iout,成比例。

通过观察上述方程式,我们可以得出:

WEBENCH 电源设计工具计算值以这些真实损耗项为基础。为了研究占空比期间的Vin,Iout,和电感器上DCR的影响,用TI的TPS54325-Q1 4.5V至18V输入,3A同步降压转换器创建了一个设计,其中Vin=11.5-12.5V,在输出电流为3A时,并且Vout=3.3(请见图3)。

图3-TPS54325-Q1同步降压转换器,Vin=11.5-12.5V,3A Iout负载时的Vout为3.3V。

 图4-请注意,选用的电感器为TDK SPM6530T-2R2M,它具有2.2uH的电感值,以及19mW的DCR。

图5-这个设计计算出的运行值,其中包括28.8%的占空比,86.3%的效率值,以及0.22W的电感器功率耗散L Pd。

图6. WEBENCH® 电源设计工具确认了以下内容:

为了研究DCR对于占空比和效率的影响,我们选择一个Coilcraft公司的电感器XAL4020-222MB,它的电感值也为2.2uH,但是DCR增加到35mW(图7)。请在这里查看此设计。

图7. 选择Coilcraft电感器XAL4020-222MB,电感值也为2.2uH,但是DCR增加到35mW。

如图8中所示,随着DCR的增加,现在的占空比为29.2%,效率下降到84.9%。

图8.使用DCR为35mW的电感器时的OPval。

为了查看更大的变化量,选择了具有更高DCR (0.5Ω) 和同样电感值的定制电感器(图9)。请在这里查看此设计。

图9.具有0.50Ω DCR和同样2.2uH电感值的定制电感器的设置。

需要注意的一点是,目前占空比大幅上升至40%,而效率骤降至57%。效率的下降是因为电感器损耗大幅上升至6.08W。图10显示了占空比的急剧增加,以及效率的迅速下降。

图10.显示了具有0.50Ω的高DCR的定制电感器影响的效率和占空比图。

图11和12总结了一个2.2uH电感器的19mΩ,35mΩ和0.5Ω的3个DCR情况,以及其对于占空比、效率和电感器功率耗散的影响。

图11.针对3个DCR情况的OpVal比较。

图12.针对效率、占空比和L Pd的汇总图。

最后,开关稳压器必须工作得额外努力,才能在DCR增加时,将输出电压保持在需要的水平上,而这也导致了更高的功率耗散损耗。因此,选择一个具有最小DCR的合适电感器,以便用最优占空比尽可能地提高开关稳压器的效率十分重要。

热门推荐

收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

采用感应传感技术的距离和重量测量设计

描述 使用感应传感技术的距离和重量测量参考设计是一个将距离测量转换为重量测量的子系统设计。此设计是适用于楼宇自动化和秤...

发表于 11-29 16:34 153次 阅读
采用感应传感技术的距离和重量测量设计

分析反激式电源并开展应用与设计

通常的隔离变换器中,在原边和副边需 接一个或两个耐高压隔离电容,通常也很小,这个电容到底是起到什么作....

的头像 电子设计 发表于 10-14 09:40 401次 阅读
分析反激式电源并开展应用与设计

如何使用同步整流提高反激式电源的交叉调整率

请记住,您之所以只看到漏电感的影响,是因为在这些模拟中使用的是理想的二极管和理想的同步整流器。当考虑....

的头像 电子设计 发表于 10-11 08:19 659次 阅读
如何使用同步整流提高反激式电源的交叉调整率

WEBENCH汽车设计工具

作者:Surinder Singh 上周当我飞抵佛罗里达州 Fort Myer 机场时,这里展示着福特公司生产的各种经典汽车。机场广场展示的这...

发表于 09-20 16:23 208次 阅读
WEBENCH汽车设计工具

PCB布局的建议

  目前的交换式稳压器和电源设计更精巧、性能也更强大,但其面临的挑战之一,在于不断加速的开关频率使得设计更加困难。布局正...

发表于 09-19 16:22 128次 阅读
PCB布局的建议

利用WENBENCH设计软件的LED驱动电源设计实例

最近进行了一款灯具的设计,利用了WEBENCH的波形仿真的强大功能,真对性的运用仿真设计,其实实际设计时用的仿真波形比较...

发表于 09-18 14:14 305次 阅读
利用WENBENCH设计软件的LED驱动电源设计实例

使用WEBENCH设计TPS5430的应用电路的具体过程

现在再用TI WEBENCH来反向重新设计下TPS5430的应用电路,并给出一些设计过程、效率分析、bom清单、工作数值、ORC...

发表于 09-18 14:12 167次 阅读
使用WEBENCH设计TPS5430的应用电路的具体过程

WEBENCH设计的升压DC-DC

目前我在WEBENCH上最常用的就是DC-DC设计,结合去年年底使用WEBENCH设计的一个升压设计实例,来分享下在DC-...

发表于 09-18 11:42 179次 阅读
WEBENCH设计的升压DC-DC

基于webench软件的汽车24V电源供电的输出5V2.4A的电压电路方案

利用TI 的功能强大的在线设计软件,设计一款汽车24V电源供电的输出5V2.4A的电压电路方案,供大家学习借鉴,旨在让大家了...

发表于 09-17 16:20 178次 阅读
基于webench软件的汽车24V电源供电的输出5V2.4A的电压电路方案

适用于直流DC转DC的12V 2A24W电源设计

【方案介绍】本方案主要适用于直流DC转DC大功率电源需求范围,方案采用TI提供的WEBENCH软件自动生成,具有低成本,...

发表于 09-17 16:01 184次 阅读
适用于直流DC转DC的12V 2A24W电源设计

全新的高级WEBENCH工具简化电源设计过程

    作为WEBENCH® 设计开发团队的长期成员和之前的产品线应用工程师,在为新入行工程师和设计时间紧迫的工程师...

发表于 09-10 15:16 161次 阅读
全新的高级WEBENCH工具简化电源设计过程

WEBENCH接口设计工具为串行链路仿真提供强大环境

作者:Guilherme Borba 对信号完整性工程师而言,高速串行链路仿真是功能强大的工具。这些仿真可让设计人员大致了解系统性...

发表于 09-10 11:47 192次 阅读
WEBENCH接口设计工具为串行链路仿真提供强大环境

WEBENCH FPGA电源架构的在线设计工具

WEBENCH? FPGA Power Architect 功能导览-全面的FPGA电源系统设计

的头像 TI视频 发表于 08-21 01:33 262次 观看
WEBENCH FPGA电源架构的在线设计工具

WEBENCH电源:关于FPGA Architect的介绍

WEBENCH电源_FPGA Architect概述

的头像 TI视频 发表于 08-20 00:15 272次 观看
WEBENCH电源:关于FPGA Architect的介绍

如何使用WEBENCH PMU优化电源设计?

WEBENCH PMU Power Architect-使用PMU优化您的电源设计

的头像 TI视频 发表于 08-20 00:13 286次 观看
如何使用WEBENCH PMU优化电源设计?

WEBENCH系统电源架构的特点应用

WEBENCH 系统电源架构概述

的头像 TI视频 发表于 08-20 00:10 318次 观看
WEBENCH系统电源架构的特点应用

WEBENCH电气仿真器的特点应用

WEBENCH 电器仿真

的头像 TI视频 发表于 08-20 00:10 443次 观看
WEBENCH电气仿真器的特点应用

WEBENCH热仿真的特点及应用介绍

WEBENCH热仿真概述

的头像 TI视频 发表于 08-20 00:07 410次 观看
WEBENCH热仿真的特点及应用介绍

WEBENCH电源设计工具的具体应用介绍

WEBENCH 电源设计工具概述(长版本)

的头像 TI视频 发表于 08-20 00:05 381次 观看
WEBENCH电源设计工具的具体应用介绍

WEBENCH Visualizer的特点及应用介绍

WEBENCH Visualizer概述

的头像 TI视频 发表于 08-20 00:02 579次 观看
WEBENCH Visualizer的特点及应用介绍

如何使用WEBENCH查看工作值和图表评估电源设计?

使用WEBENCH®Power Designer查看工作值和图表

的头像 TI视频 发表于 08-15 01:33 240次 观看
如何使用WEBENCH查看工作值和图表评估电源设计?

WEBENCH Power Designer电气仿真的应用

WEBENCH®电力设计中的电气刺激

的头像 TI视频 发表于 08-15 01:30 546次 观看
WEBENCH Power Designer电气仿真的应用

TI WEBENCH Designer优化转盘功能介绍

WEBENCH®优化器

的头像 TI视频 发表于 08-15 01:22 380次 观看
TI WEBENCH Designer优化转盘功能介绍

WEBENCH工具软件的特点以及使用方法介绍

了解WEBENCH®Power系列概述

的头像 TI视频 发表于 08-15 01:19 324次 观看
WEBENCH工具软件的特点以及使用方法介绍

利用WEBENCH工具设计进行Power Designer共享设计

使用WEBENCH®Power Designer进行共享设计

的头像 TI视频 发表于 08-15 01:15 315次 观看
利用WEBENCH工具设计进行Power Designer共享设计

WEBENCH设计导出工具的特点介绍

WEBENCH设计导出工具介绍

的头像 TI视频 发表于 08-14 01:55 253次 观看
WEBENCH设计导出工具的特点介绍

WEBENCH Export的特点介绍

WEBENCH 设计导出工具WEBENCH Export介绍

的头像 TI视频 发表于 08-14 01:40 236次 观看
WEBENCH Export的特点介绍

如何借助Webench加速电源设计流程并优化设计结果?

WEBENCH®Visualizer - 过滤

的头像 TI视频 发表于 08-08 00:15 451次 观看
如何借助Webench加速电源设计流程并优化设计结果?

WEBENCH® 时钟架构如何获取完整、优化的时钟树解决方案?

WEBENCH® 时钟架构

的头像 TI视频 发表于 08-02 01:03 793次 观看
WEBENCH® 时钟架构如何获取完整、优化的时钟树解决方案?

关于WEBENCH设计工具性能及应用介绍

WEBENCH 设计工具性能增强

的头像 TI视频 发表于 08-02 01:00 818次 观看
关于WEBENCH设计工具性能及应用介绍

提供电池充电AC-DC电源应用

正当您以为把握住了外部电源能效标准时,另一套能效标准又横空出世。 昨天的标准已然不再足够好,制造商们....

的头像 Duke 发表于 07-26 08:54 1402次 阅读
提供电池充电AC-DC电源应用

关于设计电源的详细步骤解析

这是设计工程师在数个场合问到的问题。其中一个场合就是在设计电源时。很多时候,电源设计都有些事后诸葛亮....

的头像 电子设计 发表于 07-20 09:43 3918次 阅读
关于设计电源的详细步骤解析

通过WEBENCH轻松搞定开关应用

当客户使用LDC0851等电感式传感设备设计接近开关应用时,他们经常向我咨询如何设计出适合特定感应距....

的头像 电子设计 发表于 07-11 09:38 1242次 阅读
通过WEBENCH轻松搞定开关应用

使用WEBENCH接口设计工具实现IBIS-AMI通道仿

对信号完整性工程师而言,高速串行链路仿真是功能强大的工具。这些仿真可让设计人员大致了解系统性能预测,....

的头像 电子设计 发表于 06-27 09:50 1635次 阅读
使用WEBENCH接口设计工具实现IBIS-AMI通道仿

PI新产品系列介绍

Power Integrations公司宣布推出TOPSwitch-JX系列器件,新产品系列共由16....

的头像 PI视频 发表于 06-26 09:19 868次 观看
PI新产品系列介绍

介绍 TI+WEBENCH+设计工具

TI WEBENCH 的设计工具们:时钟架构工具、有源滤波器设计工具、电源设计工具、LDC设计工具、....

的头像 TI视频 发表于 06-13 05:25 944次 观看
介绍 TI+WEBENCH+设计工具

滤波器WEBENCH的功能介绍与设计

WEBENCH是德州仪器(TI)推出的一款滤波器,能在数分钟内完成有源滤波器的设计。现在就让德仪的工....

的头像 TI视频 发表于 06-12 14:12 1200次 观看
滤波器WEBENCH的功能介绍与设计

WEBENCH 的设计及功能应用

WEBENCH 设计工具把不同的软件算法与可视接口集结到同一个平台上,帮助设计人员针对电源、照明和传....

的头像 TI视频 发表于 06-11 14:55 559次 观看
WEBENCH 的设计及功能应用

德州仪器(TI)的WEBENCH在线设计工具介绍

在线设计工 , 电源设计 电源和模拟设计需要丰富的经验。国内有很多的初创公司和很多的初级工程师,对于....

发表于 06-06 11:00 886次 阅读
德州仪器(TI)的WEBENCH在线设计工具介绍

WEBENCH®接口设计工具详解

对信号完整性工程师而言,高速串行链路仿真是功能强大的工具。这些仿真可让设计人员大致了解系统性能预测,....

的头像 电子设计 发表于 06-01 09:44 2450次 阅读
WEBENCH®接口设计工具详解

WEBENCH ® 设计报告 Design : 3728064/2 UCC28703DBVT UCC28703DBVT 180.0V-260.0V to 5.25V @ 2.0A

WEBENCH ® 设计报告 Design : 3728064/2 UCC28703DBVT UCC....

发表于 05-30 10:35 121次 阅读
WEBENCH ® 设计报告 Design : 3728064/2 UCC28703DBVT UCC28703DBVT 180.0V-260.0V to 5.25V @ 2.0A

WEBENCH®接口的高速通道仿真工具分析

对信号完整性工程师而言,高速串行链路仿真是功能强大的工具。这些仿真可让设计人员大致了解系统性能预测,....

的头像 电子设计 发表于 05-30 09:44 2408次 阅读
WEBENCH®接口的高速通道仿真工具分析

WEBENCH® 设计报告 Design : 3588399/25 LM25005MH/NOPB LM25005MH/NOPB 23.0V-25.0V to 5.0V @ 2.0A

WEBENCH® 设计报告 Design : 3588399/25 LM25005MH/NOPB L....

发表于 05-29 14:26 94次 阅读
WEBENCH® 设计报告 Design : 3588399/25 LM25005MH/NOPB LM25005MH/NOPB 23.0V-25.0V to 5.0V @ 2.0A

WEBENCH® 设计报告 Design : 3588399/24 TPS62150RGTR TPS62150RGTR 14.5V-15.5V to 1.8V @ 1.0A

WEBENCH® 设计报告 Design : 3588399/24 TPS62150RGTR TPS....

发表于 05-29 14:18 129次 阅读
WEBENCH® 设计报告 Design : 3588399/24 TPS62150RGTR TPS62150RGTR 14.5V-15.5V to 1.8V @ 1.0A

Spice仿真来获得图形化的仿真数据

滤波器设计工具一直是WEBENCH 设计软件系列的一个优秀可靠成员,不过现在来看,用优秀来形容这个软....

的头像 电子设计 发表于 05-23 09:50 1822次 阅读
Spice仿真来获得图形化的仿真数据

一款全新的WEBENCH面板加速交互式产品设计

有一款全新的WEBENCH设计面板,它在支持WEBENCH的电压稳压器产品文件夹内为你提供整个WEB....

的头像 电子设计 发表于 05-17 09:02 1148次 阅读
一款全新的WEBENCH面板加速交互式产品设计

如何使用Webench进行LDC1000的PCB线圈设计的详细资料概述

Webench 设计中心是TI 新推出的一个强大的在线电路设计仿真软件,Webench 设计中心集成....

发表于 05-14 09:03 184次 阅读
如何使用Webench进行LDC1000的PCB线圈设计的详细资料概述

WEBENCH®工具与光电探测器稳定性研究

光敏应用的首要工作是让跨阻抗放大器电路拥有良好的稳定性。

发表于 04-28 17:31 123次 阅读
WEBENCH®工具与光电探测器稳定性研究

WEBENCH设计导出工具详细介绍

本文的主要内容是对WEBENCH设计导出工具的详细介绍

发表于 04-13 16:24 112次 阅读
WEBENCH设计导出工具详细介绍

多输出的系统拓扑时,反激式电源为何是最佳

当选择一个可从单电源产生多输出的系统拓扑时,反激式电源是一个明智的选择。由于每个变压器绕组上的电压与....

的头像 电子设计 发表于 03-02 09:13 4174次 阅读
多输出的系统拓扑时,反激式电源为何是最佳

反激式电源:同步整流器如何减轻漏电感的影响?

当选择一个可从单电源产生多输出的系统拓扑时,反激式电源是一个明智的选择。由于每个变压器绕组上的电压与....

发表于 02-01 07:11 1706次 阅读
反激式电源:同步整流器如何减轻漏电感的影响?

修复可产生音频噪声的反激式电源方案

尽管开关电源的工作频率远超过人类的听力范围,但它们在特定的负载条件下可以产生音频噪声。音频噪声的可能....

发表于 12-12 10:13 164次 阅读
修复可产生音频噪声的反激式电源方案

小工具蕴藏大智慧,WEBENCH让设计更轻松

对于大多数系统工程师来说,WEBENCH这个名字应该并不陌生,熟悉它的人都知道它是由NS开发的一款在....

发表于 12-04 10:18 211次 阅读
小工具蕴藏大智慧,WEBENCH让设计更轻松

使用模拟工具简化电路设计解析

我和同事在旅馆酒吧闲聊了一天。之前,我们已经会见了几位客户。我们都在思考着一个问题:我们会见的这些工....

发表于 12-01 10:44 154次 阅读
使用模拟工具简化电路设计解析

高稳定性隔离误差放大器的反激式电源解析

连接/参考器件 ADuM3190 2.5 kV rms隔离误差放大器 ADP1621 恒频电流模式升....

发表于 11-15 11:55 195次 阅读
高稳定性隔离误差放大器的反激式电源解析

反激式开关电源占空比计算方法

反激式(Flyback)变压器又称单端反激式或“Buck-Boost”转换器。因其输出端在原边绕组断....

发表于 11-14 18:22 7190次 阅读
反激式开关电源占空比计算方法

探究自动工具改进开关稳压器的响应频率

对于电源设计经验不足的系统设计人员来说,开关稳压器稳定性这一话题也许看上去让人有些望而怯步。其实,确....

发表于 11-14 11:57 166次 阅读
探究自动工具改进开关稳压器的响应频率

《别怕!WEBENCH其实很简单》,EEWORLD独家原创

《别怕!WEBENCH其实很简单》,EEWORLD独家原创

发表于 09-08 15:32 240次 阅读
《别怕!WEBENCH其实很简单》,EEWORLD独家原创

单端反激式开关电源电路调试相关问题总结

单端反激式开关电源电路调试

的头像 张飞实战电子 发表于 08-29 10:37 5422次 阅读
单端反激式开关电源电路调试相关问题总结

webench_design_1739744_13_57593888设计报告

功能亮点:DCS控制(TM)与高达2A输出电流结构,17v 3V的输入电压范围,5.0v固定输出电压....

发表于 06-16 15:33 257次 阅读
webench_design_1739744_13_57593888设计报告