作者：Frederik Dostal，ADI公司

摘要

與計算和仿真工具相比，電源架構(gòu)的設(shè)計工具并未得到廣泛使用。然而，這些工具在電路電源系統(tǒng)的開發(fā)過程中起到至關(guān)重要的作用。作為電源開發(fā)流程的初始環(huán)節(jié)，這些工具為創(chuàng)建出色的電源架構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。

引言

有多種工具可用于開發(fā)電源，為開發(fā)人員減輕繁瑣工作的負擔(dān)。ADI公司推出的知名仿真工具LTspice?便是其中之一。這款工具可對電源轉(zhuǎn)換電路進行仿真，而且能夠仿真不同的電壓和電流波形，以完善電路設(shè)計，使其更貼合特定要求。

此外，還有LTpowerCAD?等計算工具可供使用。與LTspice不同，LTpowerCAD用于計算，而不是仿真。這款工具可考慮多個規(guī)格參數(shù)，比如輸入電壓范圍、輸出電壓、負載電流、輸出電壓紋波等，以便計算和優(yōu)化電路，從而選擇合適的電源轉(zhuǎn)換器IC，并給出外部無源元件的建議。因此，在使用LTspice進行電路仿真前，通?？墒褂肔TpowerCAD等工具進行計算和優(yōu)化。

電源開發(fā)的另一個關(guān)鍵點是定義電源架構(gòu)或創(chuàng)建電源樹。完整的系統(tǒng)電源通常需要多個電源轉(zhuǎn)換器，而且往往需要多個不同的電壓。為此，有多種方法可達到目的。可以使用電源架構(gòu)工具（例如ADI的LTpowerPlanner ? ）來計算并清楚表示架構(gòu)之間的差異。

圖1.使用LTpowerPlanner創(chuàng)建的電源架構(gòu)。

圖1顯示了LTpowerPlanner的界面，其中顯示了使用24 V輸入的電源架構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，可以生成多個電源電壓和電流。不同模塊可輕松添加，并通過連接線路進行關(guān)聯(lián)。點擊其中一個模塊可定義相應(yīng)電源轉(zhuǎn)換的效率。完成這些輸入后，LTpowerPlanner可以對完整的電源轉(zhuǎn)換架構(gòu)進行整體計算。圖1所示架構(gòu)的總體效率為91.6%。

圖2.另一種電源架構(gòu)。

借助LTpowerPlanner等架構(gòu)工具，用戶可以比較不同的電源轉(zhuǎn)換架構(gòu)。圖2所示的解決方案與圖1規(guī)格相同，但結(jié)構(gòu)不同?，F(xiàn)在，可以將第二個解決方案與第一個解決方案進行比較。這里使用線性穩(wěn)壓器(LDO)，從2.8 V電源軌生成1.2 V電源軌。此類采用線性穩(wěn)壓器的解決方案比圖1中的轉(zhuǎn)換器4更加經(jīng)濟高效。

圖2中解決方案的另一個變化在于，3.3 V電壓不是直接從24 V產(chǎn)生的，而是使用轉(zhuǎn)換器2從5 V直流鏈路電壓產(chǎn)生的。

圖1和圖2不僅顯示了架構(gòu)，還顯示了計算得出的效率。圖2所示架構(gòu)的總體效率僅為86.3%，比圖1中的解決方案低5.3%。

在決定哪個架構(gòu)最好時，可以比較各個解決方案的成本、尺寸以及整個架構(gòu)的效率。如果沒有LTpowerPlanner這樣的規(guī)劃工具，將很難權(quán)衡這些考量因素。

圖3.在LTpowerCAD中的“System Design”下?？梢哉业絃TpowerPlanner。

LTpowerPlanner可用作創(chuàng)建電源架構(gòu)的獨立工具（參見圖3）。LTpowerCAD中提供這款工具，也可從ADI網(wǎng)站免費下載。點擊藍色字段“ System Design ”，即可訪問LTpowerPlanner。

LTpowerPlanner工具旨在清晰地簡要展示不同的電源架構(gòu)。此外，內(nèi)置的計算功能可用于確定哪種架構(gòu)具有效率上的優(yōu)勢。

結(jié)論

具體來說，在電源管理工具鏈中，首要工作正是優(yōu)化電源管理架構(gòu)。ADI的LTpowerPlanner是一個有用的工具，可用于繪制采用不同配置的電源樹，并進行比較。這款工具還包含效率計算功能，可提供有關(guān)每種可能架構(gòu)的寶貴信息，以便于快速選擇合適的架構(gòu)。

關(guān)于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，致力于在現(xiàn)實世界與數(shù)字世界之間架起橋梁，以實現(xiàn)智能邊緣領(lǐng)域的突破性創(chuàng)新。ADI提供結(jié)合模擬、數(shù)字和軟件技術(shù)的解決方案，推動數(shù)字化工廠、汽車和數(shù)字醫(yī)療等領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展，應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)，并建立人與世界萬物的可靠互聯(lián)。ADI公司2024財年收入超過90億美元，全球員工約2.4萬人。ADI助力創(chuàng)新者不斷超越一切可能。

作者簡介

Frederik Dostal是一名擁有20多年行業(yè)經(jīng)驗的電源管理專家。他曾就讀于德國埃爾蘭根大學(xué)微電子學(xué)專業(yè)，并于2001年加入National Semiconductor公司，擔(dān)任現(xiàn)場應(yīng)用工程師，幫助客戶在項目中實施電源管理解決方案，進而積累了不少經(jīng)驗。在此期間，他還在美國亞利桑那州鳳凰城工作了4年，擔(dān)任應(yīng)用工程師，負責(zé)開關(guān)電源產(chǎn)品。他于2009年加入ADI公司，先后擔(dān)任多個產(chǎn)品線和歐洲技術(shù)支持職位，具備廣泛的設(shè)計和應(yīng)用知識，目前擔(dān)任電源管理專家。Frederik在ADI的德國慕尼黑分公司工作。