如何通过几个简单的步骤对开关模式电源关键参数进行“纸张设计”

如今的系统板具有越来越多的电源轨和电源。由于解决方案的尺寸，效率，散热和瞬态性能对于先进的电源解决方案都至关重要，因此针对特定应用设计定制的板载电源解决方案更为高效且经济高效，而不是使用商用电源砖。对于系统工程师来说，设计和优化开关模式电源正在成为一项更常见和必要的任务。不幸的是，这项任务通常耗费时间并且技术上具有挑战性。

为了简化设计任务并提高设计质量和生产率，LTpowerCAD TM 计划是由电力开发的凌力尔特公司的应用专家作为电源设计和优化工具。

“纸张设计”可能很难耗费时间

为了设计和优化板载电源，传统的“纸张设计”方法既困难又耗时。在定义电源规范后，工程师首先需要选择转换器拓扑结构，例如用于降压的降压转换器或用于升压应用的升压转换器。接下来，工程师需要根据过去的经验或网络搜索工具选择电源管理IC。之后，工程师需要根据他/她自己的知识或供应商的数据表方程计算功率分量值。然后是数千个器件中的功率元件选择，例如电感器电容器和MOSFET。下一步是估算供应效率和功率损耗，同时确保元件热应力可接受。

这不是故事的结尾 - 环路补偿设计是另一项具有挑战性的任务，因为它需要复杂的电路建模和IC数据表之外的参数值。最后，绘制原理图并将原型PCB板送出制造。现在是工程师给电路板加电以确保没有振荡输出或过热的时候了。对于缺乏经验的电源设计人员而言，这种设计过程具有挑战性。即使对于经验丰富的电力设计人员来说，传统的“纸张设计”方法和试错法也是耗时且困难的，而且也是不准确的，缺乏最佳结果。这可能需要数小时，数天甚至更长时间。

LTpowerCAD设计工具简化任务

节省用户时间和精力为了实现高质量的设计解决方案，LTpowerCAD设计工具由凌力尔特公司的电源应用专家开发。该设计工具提供了一种系统而简单的方法，可以通过五个简单的步骤来设计电源的关键参数：(1)输入电源规格并选择解决方案; (2)借助自动警告优化功率级元件; (3)优化供电效率和功率损耗; (4)设计环路补偿和优化负载瞬变; (5)生成包含BOM和PCB尺寸估算的摘要报告。图1显示了使用LTpowerCAD设计工具的设计流程。

图1：使用LTpowerCAD设计工具通过五个简单步骤设计电源

现有许多设计实例，包括LTpowerCAD解决方案中的凌力尔特演示板和数据表电路图书馆。用户还可以使用此工具保存他们的设计，以构建自己的解决方案库。工程师可以利用这些解决方案，并将其作为未来电源设计的快速起点。此外，LTpowerCAD设计可以作为LTspice ®仿真电路导出，以检查时域电源波形和瞬态性能。

使用这些强大的工具，系统工程师可以在几分钟内完成高质量的电源电路设计，而不是数小时或数天，效果良好。第一个原型的时间大大减少。

LTpowerCAD设计步骤和示例

让我们看一下详细的设计步骤LTpowerCAD设计实例。例如，工程师需要设计一个板载电源，输入电压为10.8V至13.2V（12V±10％），输出电压为1.0V，电流高达20A。这是典型的同步降压降压转换器。