德州儀器WEBENCH在線工具，實(shí)現(xiàn)高效設(shè)計(jì)的秘密

　　現(xiàn)在的工程師與老一輩的工程師相比，有一個(gè)最大的不同就是可以借助先進(jìn)的電腦設(shè)計(jì)輔助工具進(jìn)行輕松的設(shè)計(jì)和仿真。但以前對(duì)這類(lèi)軟件的了解，就是一些具有龐大的裝文件的單機(jī)設(shè)計(jì)軟件。上周在參加了TI公司舉辦的媒體會(huì)，聽(tīng)了TI webench設(shè)計(jì)中心總監(jiān)Jeff Perry對(duì)德州儀器電源在線設(shè)計(jì)工具Webench的介紹后，讓我們可以了解到一款高性能設(shè)計(jì)工具可以做到如此簡(jiǎn)約而又不簡(jiǎn)單。

TI WEBENCH設(shè)計(jì)中心總監(jiān)Jeff Perry

　　功能強(qiáng)大的Webench

　　WEBENCH是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體于1999年推出的一款在線設(shè)計(jì)工具，2011年德州儀器收購(gòu)國(guó)家半導(dǎo)體以后，WEBENCH順理成章就成為了TI旗下的一款設(shè)計(jì)工具、這款在線工具不但能夠?qū)﹄娫础ED、放大器、濾波器、音頻、接口、無(wú)線以及信號(hào)路徑等提供高效的設(shè)計(jì)，同時(shí)還能進(jìn)行高準(zhǔn)確度的仿真。根據(jù)Jeff介紹，工具提供的參考都是經(jīng)過(guò)工程師的實(shí)際計(jì)算驗(yàn)證，其中的精確度可以達(dá)到90%以上。

圖1

　　據(jù)介紹，自從1999年推出WEBENCH以來(lái)，到目前已創(chuàng)建了超過(guò)200萬(wàn)款零成本的模擬設(shè)計(jì)方案，這些工具能夠顯著簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)工作，加速設(shè)計(jì)進(jìn)程。Jeff在會(huì)上說(shuō)到：自從收購(gòu)了國(guó)家半導(dǎo)體，德州儀器在WEBENCH上面已經(jīng)添加了兩百多種的TI器件。同時(shí)在去年，TI給這款軟件添加了兩款新功能：一就是給WEBENCH添加了新工具，系統(tǒng)電源建筑師；另一個(gè)就是推出了一款無(wú)縫對(duì)接功能，能夠?qū)EBENCH的LED照明與電源設(shè)計(jì)導(dǎo)出到業(yè)界領(lǐng)先的CAD開(kāi)發(fā)平臺(tái)。Jeff提到，TI WEBENCH所提供的導(dǎo)出數(shù)據(jù)支持altium designer、OrCAD Capture CIS、DxDesigner、DesignSpark、P-CAD等軟件。WEBENCH本身就已經(jīng)提供了快速準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)功能，在提供了這個(gè)全新的導(dǎo)出功能后，不但不需要再手動(dòng)向CAD平臺(tái)輸入設(shè)計(jì)，同時(shí)也不許擔(dān)心過(guò)程中產(chǎn)生錯(cuò)誤，因?yàn)閃EBENCH Schematic Export創(chuàng)建的設(shè)計(jì)幾秒鐘就可以轉(zhuǎn)化成CAD軟件所需要的格式。面對(duì)這么強(qiáng)大的功能，相信沒(méi)有多少工程師能夠拒絕。

　　如何執(zhí)行一個(gè)完整的設(shè)計(jì)

　　在用WEBENCH進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們首先要選擇要設(shè)計(jì)的選項(xiàng)，然后通過(guò)輸入一些必要的數(shù)據(jù)就可以產(chǎn)生多個(gè)不同的設(shè)計(jì)方案。同時(shí)在WEBENCH界面里，還提供了對(duì)BOM成本和面積與效率等的優(yōu)化選項(xiàng)，同時(shí)還能對(duì)封裝等進(jìn)行選擇，針對(duì)不同的要求可以篩選出符合條件的方案。在選擇了確定的方案以后，就會(huì)生成一個(gè)電路原理圖，然后盡可以進(jìn)行電氣分析，并能生成一個(gè)layout，并能對(duì)你選選擇溫度進(jìn)行熱力仿真分析，模擬熱量對(duì)不同元器件產(chǎn)生的影響。然后就可以導(dǎo)出原理圖，生成傳統(tǒng)的原型圖。

　　圖2

　　WEBENCH設(shè)計(jì)中心的總監(jiān)Jeff通過(guò)一個(gè)實(shí)例給我們現(xiàn)場(chǎng)演示了工具的使用。

　　Jeff選擇了單路輸出的DC電源為功能設(shè)計(jì)，將其輸入的最大、最小電壓分別設(shè)置為22V和14V，并將其輸出電壓、電流設(shè)為3.3V，2.0A。并將環(huán)境溫度設(shè)計(jì)為30℃。在參數(shù)確定以后，就選擇生成推薦電路，在幾秒的時(shí)間內(nèi)就生成了65個(gè)推薦方案，這時(shí)我們還可以通過(guò)功能面板上面的BOM成本、效率、BOM板面積等數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，WEBENCH就會(huì)篩選出符合需要的方案，這些篩選都能夠在很短時(shí)間內(nèi)完成，對(duì)于提高工作效率來(lái)說(shuō)是非常行之有效。

　　圖3

　　我們?cè)谶x定一個(gè)方案之后就可以進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)了，在這個(gè)步驟，我們可以看到輸出效率圖，原理圖，優(yōu)化選擇、工作數(shù)值和材料清單等數(shù)據(jù)。在這里我們還可以對(duì)軟啟動(dòng)時(shí)間進(jìn)行參考，同時(shí)也能看到設(shè)計(jì)中的BOM覆蓋面積，BOM成本還有效率。我們還能夠在這里進(jìn)行仿真，執(zhí)行Schematic Export導(dǎo)入到CAD軟件。

　　圖4

　　Jeff在會(huì)上提到執(zhí)行電氣仿真的必要性。根據(jù)他的意思，電氣仿真不但能夠驗(yàn)證在動(dòng)態(tài)環(huán)境下的準(zhǔn)確性，還能夠提供線性瞬態(tài)響應(yīng)，同時(shí)能夠最小化輸出電壓波動(dòng)。而進(jìn)行熱力仿真可以看到對(duì)不同元器件的影響，還能根據(jù)數(shù)據(jù)修改銅片厚度，氣流、環(huán)境溫度、電壓、電流等數(shù)據(jù)。在進(jìn)行熱力仿真時(shí)，我們可以很直觀的看到在溫度影響的板子的不同顏色。

　　上面Jeff所提到的例子是單負(fù)載情況下的設(shè)計(jì)，而在WEBENCH里面，工程師可以選擇多個(gè)負(fù)載輸出的設(shè)計(jì)，在多輸出設(shè)計(jì)里，可以定義輸出電壓與負(fù)載電流，同時(shí)可以選擇包括波紋濾波器、LDO等數(shù)據(jù)。

　　為什么選擇WEBENCH？

　　工程師使用WEBENCH設(shè)計(jì)的時(shí)候，不但可以直觀的看到設(shè)計(jì)的效果，進(jìn)行各種仿真，同時(shí)還可以將LED照明和電源等設(shè)計(jì)導(dǎo)出來(lái)載入相應(yīng)的CAD軟件中，進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)，相信這是一個(gè)吸引工程師的重要賣(mài)點(diǎn)。Jeff也提高，TI WEBENCH會(huì)針對(duì)CAD軟件的升級(jí)進(jìn)行相關(guān)的維護(hù)，使其能夠符合最新版的CAD軟件要求。而在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行效率和成本的優(yōu)化選擇，這也是WEBENCH的另一個(gè)賣(mài)點(diǎn)。更為重要的是WEBENCH有一個(gè)針對(duì)FPGA/微處理器的電源設(shè)計(jì)，工程師在執(zhí)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，能夠?qū)﹄妷?、電流、軟啟?dòng)、電源分割等數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定。目前WEBENCH數(shù)據(jù)庫(kù)支持的FPGA/微處理器的范圍涵括了Altera、ACTEL、TI、ATMEL、XIlinx、Lattice、Freescale等的主流器件。在當(dāng)前這些器件應(yīng)用廣泛的大環(huán)境上，這項(xiàng)功能也是WEBENCH得到關(guān)注的原因之一。

圖5

　　在問(wèn)到關(guān)于該軟件的用戶人數(shù)這個(gè)問(wèn)題上面，Jeff回答道：過(guò)去的一年，WEBENCH用戶翻了一番，而WEBENCH的用戶超過(guò)100萬(wàn)，使用該軟件的注冊(cè)用戶達(dá)數(shù)十萬(wàn)。Jeff還提到，WEBENCH的亞洲用戶數(shù)已經(jīng)超過(guò)了美洲用戶。