電源系統(tǒng)設計的無風險路徑――成功構建電源設計

第2步-構建-最終框圖

圖5：在這里，我們看到現(xiàn)在引入了驅動電壓軌的ACFE。這里非常重要的是判斷每路電壓軌上的負載，并確保負載均操作于接近具有合適安全裕度的最大值。

步驟3—實施

一旦模塊完成，設計人員需要為這些模塊匹配器件編號，同時注意實現(xiàn)功能和仿真各自功率轉換元件鏈的所有專用電路。需要開發(fā)的其他電路可能包括濾波器、保持電路和電源時序。在設計的這個階段，工程師還應該考慮散熱、端接，以及封裝注意事項。

在我們的例子中，對電源有一些特殊的要求：在輔助電壓軌上升之前，MR#3上有一個延遲;而對MR#3嚴格調控將需要使用一個遙感回路。為實現(xiàn)精確的負載電流限制和精確匹配電壓軌和負載要求的其他參數(shù)，考慮配置PRM也是有意義的。

對于那些需要使用PRM來調整設計的工程師們，Vicor提供了一個PowerBench仿真工具，可幫助進一步了解系統(tǒng)的性能。

圖6：PowerBench PRM仿真工具。

設計和開發(fā)工具

在過去，工程師們是通過參考器件數(shù)據(jù)表的計算，做出元件選擇并分析每一級的電源系統(tǒng)效率(和總系統(tǒng)性能)。

從數(shù)據(jù)表查看功效

圖7：獲得性能信息可能既費時又費力。

雖然完全令人滿意，但這種方法可能會變得有點單調乏味。為了簡化設計流程和節(jié)省時間，Vicor最近推出了PowerBench白板工具(whiteboard)。白板工具是利用一組合適的Vicor電源轉換元件設計和分析電源系統(tǒng)的一個在線工具。利用白板工具就不再需要查看包含在數(shù)據(jù)表中的運行和效率參數(shù)，工程師只需利用在線工具繪制出電路框圖，所有計算即可在幾毫秒內完成。

由Powerbench白板工具產生的更精確、更實際的轉換效率達93.17%(以毫秒為單位自動生成)

圖8：白板工具采用以毫秒為單位的自動分析設計，并提供性能數(shù)據(jù)，節(jié)約了時間和精力。

通過將系統(tǒng)熟悉的草圖符號保留在白板工具上，添加參數(shù)自動查找和計算，白板工具可進一步縮短使用功率元件設計方法完成一個設計的時間。

此外，Vicor的解決方案選擇工具還可與白板工具緊密結合。因此，解決方案選擇工具推薦的設計可以自動將設計導入白板工具，這樣工程師就不需要自己繪制系統(tǒng)。這時，工程師可以調整設計，以進一步滿足他們的需求，并快速了解設計的效率。

結論

功率元件已經成為幫助工程師為當今電子系統(tǒng)設計復雜、高性能電源系統(tǒng)的一個關鍵因素。因為電源設計專家已經優(yōu)化了效率、功率密度、瞬態(tài)響應、EMI和成本效益，幾乎所有電子工程師都可以利用這些器件開發(fā)出一個電源系統(tǒng)，來滿足具有挑戰(zhàn)性的高性能要求。

在要求更好散熱性能的推動下，近期出現(xiàn)了許多功率元件創(chuàng)新。ChiP平臺提供了采用雙面冷卻的強于熱散熱的解決方案，是板上電源一個很好的范例。在未來，其他創(chuàng)新將進一步簡化電源系統(tǒng)設計人員的任務，特別是在電源的前端。

這篇文章表明，功率器件設計方法提供了一個簡單的三步方法，使工程師，即使不是電源專家，也可以構建能夠提供高效率和高功率密度的復雜電源鏈。通過使用在線工具，這種方法得以進一步簡化。但是，不像許多設計方案那樣，功率元件設計方法消除了來自設計過程的痛苦和風險，而無需工程師花時間學習技術。無需特殊培訓，工程師們就可以使用這一方法，縮短研發(fā)時間，同時確保優(yōu)化他們的下一個電源鏈，以提供所需的性能。www.vicorpower.com