基于WEBENCHDCDC開關(guān)電源設(shè)計(jì)

鑒于WEBENCH的DC-DC開關(guān)電源設(shè)計(jì)鑒于WEBENCH的DC-DC開關(guān)電源設(shè)計(jì)鑒于WEBENCH的DC-DC開關(guān)電源設(shè)計(jì)一．WEBENCH簡介WEBENCH環(huán)境供應(yīng)了創(chuàng)辦電源所需的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)設(shè)計(jì)和原型工具來滿足設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)者使用WEBENCH可以在進(jìn)行原型制作前就解決開關(guān)電源的設(shè)計(jì)問題，從而減少傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的時(shí)間耗費(fèi)及問題屢次。同時(shí)，WEBENCH的成套工具還可作為器件選擇工具來為設(shè)計(jì)任務(wù)和應(yīng)用需求找到最正確的穩(wěn)壓器、開關(guān)穩(wěn)壓器、開關(guān)電容變換器或低壓差線性穩(wěn)壓器。設(shè)計(jì)前，先在TI網(wǎng)站上用戶注冊(cè)，爾后進(jìn)入WEBENCH在線仿真工具網(wǎng)頁，依照設(shè)計(jì)任務(wù)，經(jīng)過以下的四個(gè)步驟即可完成電源的設(shè)計(jì)：第1步：選擇器件——輸入所需電源設(shè)計(jì)規(guī)格，找到合適的器件；第2步：創(chuàng)辦設(shè)計(jì)——電路圖及元件（包括無源元件），計(jì)算出重要的運(yùn)行參數(shù)；第3步：仿真解析——利用各種仿真測試來考據(jù)設(shè)計(jì)，包括SPICE電子仿真解析和WebTHERM熱特點(diǎn)解析。第4步：電路裝調(diào)——購買元件、元件套件或評(píng)估板，把虛假設(shè)計(jì)變?yōu)閷?shí)質(zhì)電路。與負(fù)載連接，進(jìn)行性能評(píng)測和進(jìn)一步的優(yōu)化。二．5V/2A輸出的DC-DC變換器設(shè)計(jì)1.輸入設(shè)計(jì)規(guī)格：最大輸入電壓VinMin＝7V，最大輸入電壓VinMax＝42V；輸出電壓Vout＝5V，輸出電流Iout＝2A。獲得圖1所示的結(jié)果。圖15V/2A輸出的DC-DC變換器設(shè)計(jì)方案2.創(chuàng)辦設(shè)計(jì)圖2LM3102典型應(yīng)用電路在AdvancedCharting中選擇最小和最高效的設(shè)計(jì)方案，即采用LM3102同步整流降壓變換器進(jìn)行設(shè)計(jì)。LM3102是一款高效率兼高性價(jià)比的降壓穩(wěn)壓器，所需的元件數(shù)量少，尺寸小，并且無需環(huán)路補(bǔ)償，其典型應(yīng)用電路如圖2所示。電源效率和電路尺寸是相互限制的關(guān)系，獲得高效率必定降低工作頻率，從而減小功率管開關(guān)耗費(fèi)，因?yàn)轭l率低而采用尺寸較大的電感和電容，占用很多PCB空間；為了滿足尺寸限制條件而使用較高的開關(guān)頻率，效率會(huì)隨之下降，同時(shí)也對(duì)PCB的布局帶來挑戰(zhàn)。大多數(shù)情況下需要優(yōu)先考慮其中之一，同時(shí)兼顧效率和尺寸要求。打開該設(shè)計(jì)方案，優(yōu)化后如圖3所示。開關(guān)頻率為，PCB面積為458mm2，效率為87%。圖3LM3102優(yōu)化設(shè)計(jì)方案3.仿真解析本設(shè)計(jì)方案可進(jìn)行SPICE電子仿真，仿真電路圖如圖4所示。圖4LM3102仿真電路圖仿真結(jié)果如圖5所示。(a)穩(wěn)態(tài)時(shí)輸出電壓波形(b)啟動(dòng)時(shí)輸出電壓波形圖5仿真結(jié)果在WEBENCH中，部分設(shè)計(jì)方案還可進(jìn)行Bode圖解析、熱仿真等更多的分析，比方在本設(shè)計(jì)中如采用LM25576進(jìn)行設(shè)計(jì)，則可進(jìn)行如圖6所示的熱仿真，將給出PCB溫度彩色分布圖、元器件的功耗和溫度表格，可以調(diào)整參數(shù)獲得不同條件下的發(fā)熱情況。圖6LM25576設(shè)計(jì)方案的熱仿真結(jié)果4.電路裝調(diào)仿真結(jié)果吻合設(shè)計(jì)要求，即可導(dǎo)出Excel格式的元件表（圖7），進(jìn)行組裝與調(diào)試。圖7元件表三．總結(jié)使用WEBENCH在線仿真解析工具，設(shè)計(jì)者可以在眾多型號(hào)中選擇合適的產(chǎn)品進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與仿真解析，快速完成設(shè)計(jì)并獲得相關(guān)的文檔，使產(chǎn)品性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，工作的溫度在設(shè)計(jì)的范圍之內(nèi)。作