開始使用 Power Stage Designer 的 13 個理由

十多年來，德州儀器 (TI) 的 Power Stage Designer? 工具一直是一款出色的設計工具，可協(xié)助電氣工程師計算不同電源拓撲的電流和電壓。我認為，利用這款工具可以輕松開始全新的電源設計，因為它可以實時執(zhí)行各種計算，并為您提供直接反饋。

我們最新版本的 Power Stage Designer 在其現(xiàn)有功能集之上添加了一個新拓撲和兩個新的設計功能，可幫助您進一步縮短開發(fā)電源的設計時間。

新工具包含場效應晶體管 (FET) 損耗計算器、并聯(lián)電容器的電流共享計算器、交流/直流電源大容量電容器計算器、用于抑制整流器振鈴效應的電阻器-電容器 (RC) 緩沖器計算器、反激式轉(zhuǎn)換器的電阻器-電容器-二極管 (RCD) 緩沖器計算器、輸出電壓電阻分壓器計算器、動態(tài)模擬和數(shù)字輸出電壓調(diào)節(jié)計算器、單位轉(zhuǎn)換器、用于環(huán)路補償?shù)牟ㄌ貓D繪圖工具、負載階躍計算器以及濾波器設計器。讓我們來詳細地了解一下這 13 個特性。

第 1 個：FET 損耗計算器

使用此工具，您可以輕松比較作為主開關或同步整流器運行的不同 FET。最小、最大和均方根 (RMS) 電流值、FET 漏源電壓和開關頻率將從所選拓撲窗口傳輸。在您為主開關和同步整流器選擇了適用的 MOSFET 后，該工具還可以幫助您評估同步轉(zhuǎn)換器的金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET) 總損耗。圖 1 顯示了 FET 損耗計算器窗口。 

圖 1：FET 損耗計算器窗口

第 2 個：電流共享計算器

當在電源轉(zhuǎn)換器的輸入或輸出端并聯(lián)不同種類的電容器時，電容器會產(chǎn)生不同的 RMS 電流值，這取決于它們的阻抗。借助 Power Stage Designer，您可以根據(jù)一次諧波阻抗模型估算最多三個并聯(lián)電容器的電流應力。

第 3 個：交流/直流電源大容量電容器計算器

交流/直流轉(zhuǎn)換器通常在輸入整流器后面布置大容量電容器，以便為功率級和電源管理控制器提供準恒定的輸入電壓。Power Stage Designer 將根據(jù)不同的輸入?yún)?shù)建議大容量電容值。

第 4 個：整流器 RC 緩沖器計算器

如果您需要通過電磁干擾 (EMI) 測試，電源中整流器的振鈴效應可能是一個主要問題。有多種方法可以解決這個問題，其中，實施 RC 緩沖器網(wǎng)絡是一種簡單的解決方案，可讓您避免重新設計印刷電路板 (PCB) 布局。我們的工具可讓您輕松確定 RC 緩沖器網(wǎng)絡的起始值。

第 5 個：反激式轉(zhuǎn)換器 RCD 緩沖器計算器

由于變壓器漏電感等寄生效應，反激式轉(zhuǎn)換器可能會在開關節(jié)點處出現(xiàn)電壓過沖和振鈴。減少振鈴和實現(xiàn)過沖阻尼的最簡單方法是實施與反激式轉(zhuǎn)換器初級電感并聯(lián)的 RCD 緩沖器電路。Power Stage Designer 可以幫助您選擇緩沖器電阻器和電容器的起始值。

第 6 個：面向輸出電壓的電阻分壓器計算器

現(xiàn)在可以根據(jù)輸出電壓、基準電壓以及高側(cè)或低側(cè)電阻（包括容差）輕松計算電源的輸出電壓反饋分頻器。

第 7 個：動態(tài)模擬輸出電壓調(diào)節(jié)計算器

對于某些應用，電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓需要在特定輸出電壓范圍內(nèi)可調(diào)。您可以通過將第三個電阻的可變模擬輸出電壓饋送到輸出電壓電阻分壓器來實現(xiàn)此目的。Power Stage Designer 可幫助您根據(jù)所選的輸出電壓范圍、最大調(diào)節(jié)電壓、基準電壓和頂部反饋電阻找到所需的電阻值。

第 8 個：動態(tài)數(shù)字輸出電壓調(diào)節(jié)計算器

還可以通過將多個電阻器/信號 MOSFET 組合與低側(cè)反饋電阻器并聯(lián)來調(diào)整電源的輸出電壓。通過使用微控制器啟用和禁用 MOSFET，就好像您已經(jīng)為電源“編程”了不同的輸出電壓。Power Stage Designer 將幫助您選擇反饋電路的電阻值。

第 9 個：單位轉(zhuǎn)換器

Power Stage Designer 包含一個小助手，可轉(zhuǎn)換不同的電源參數(shù)，例如將增益轉(zhuǎn)換為因數(shù)或?qū)⒂⒅妻D(zhuǎn)換為國際單位制，反之亦然。

第 10 個：環(huán)路計算器

環(huán)路計算器會顯示電壓模式控制降壓的開環(huán)和閉環(huán)傳遞函數(shù)的波特圖，以及五種不同的電流模式控制拓撲：降壓、升壓、反相降壓/升壓、正向和反激。您可以使用五個不同的補償網(wǎng)絡來關閉環(huán)路。圖 2 展示了 Power Stage Designer 環(huán)路計算器窗口。 

圖 2：Power Stage Designer 環(huán)路計算器窗口

第 11 個：負載階躍計算器

使用負載階躍計算器，您可以確定電壓模式和電流模式控制轉(zhuǎn)換器所需的最小輸出電容，從而滿足輸出電壓的穩(wěn)壓要求。將此工具與利用內(nèi)部補償網(wǎng)絡的器件一起使用時要注意，選擇外部元件的自由度受限于這些類型的器件。

第 12 個：濾波器設計器

濾波器設計器可幫助您為電源設計適當阻尼的差模 π 型濾波器。該工具不僅顯示濾波器和阻尼網(wǎng)絡的波特圖，還顯示無阻尼和阻尼濾波器阻抗的圖表。有了這些信息，就可以同時確定濾波器是否為您選擇的阻尼元件提供了足夠的信號衰減和穩(wěn)定性。濾波器設計器將提供一個良好的起點，但為了滿足成品 PCB 的 EMI 規(guī)格，PCB 布局和元件寄生等因素將對濾波器的最終性能產(chǎn)生重大影響。

第 13 個：新拓撲

我們的 Power Stage Designer 工具總共支持 21 種拓撲結(jié)構(gòu)，包括四種全新的拓撲結(jié)構(gòu)：

·       串聯(lián)電容降壓轉(zhuǎn)換器

·       準諧振/調(diào)頻反激式轉(zhuǎn)換器

·       電感器-電感器-電容器 (LLC) 半橋轉(zhuǎn)換器

·       電感器-電感器-電容器 (LLC) 全橋轉(zhuǎn)換器。請參見圖 3。 

圖 3：LLC 全橋轉(zhuǎn)換器的拓撲窗口

Power Stage Designer 可簡化電源設計人員的工作。

有關新工具箱背后的公式和假設，請參閱“Power Stage Designer 用戶指南”。