德州儀器WEBENCH在線工具，實現(xiàn)高效設計的秘密

　　現(xiàn)在的工程師與老一輩的工程師相比，有一個最大的不同就是可以借助先進的電腦設計輔助工具進行輕松的設計和仿真。但以前對這類軟件的了解，就是一些具有龐大的裝文件的單機設計軟件。上周在參加了TI公司舉辦的媒體會，聽了TI webench設計中心總監(jiān)Jeff Perry對德州儀器電源在線設計工具Webench的介紹后，讓我們可以了解到一款高性能設計工具可以做到如此簡約而又不簡單。

TI WEBENCH設計中心總監(jiān)Jeff Perry

　　功能強大的Webench

　　WEBENCH是美國國家半導體于1999年推出的一款在線設計工具，2011年德州儀器收購國家半導體以后，WEBENCH順理成章就成為了TI旗下的一款設計工具、這款在線工具不但能夠?qū)﹄娫?、LED、放大器、濾波器、音頻、接口、無線以及信號路徑等提供高效的設計，同時還能進行高準確度的仿真。根據(jù)Jeff介紹，工具提供的參考都是經(jīng)過工程師的實際計算驗證，其中的精確度可以達到90%以上。

圖1

　　據(jù)介紹，自從1999年推出WEBENCH以來，到目前已創(chuàng)建了超過200萬款零成本的模擬設計方案，這些工具能夠顯著簡化了設計工作，加速設計進程。Jeff在會上說到：自從收購了國家半導體，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；另一個就是推出了一款無縫對接功能，能夠?qū)EBENCH的LED照明與電源設計導出到業(yè)界領先的CAD開發(fā)平臺。Jeff提到，TI WEBENCH所提供的導出數(shù)據(jù)支持altium designer、OrCAD Capture CIS、DxDesigner、DesignSpark、P-CAD等軟件。WEBENCH本身就已經(jīng)提供了快速準確的設計功能，在提供了這個全新的導出功能后，不但不需要再手動向CAD平臺輸入設計，同時也不許擔心過程中產(chǎn)生錯誤，因為WEBENCH Schematic Export創(chuàng)建的設計幾秒鐘就可以轉(zhuǎn)化成CAD軟件所需要的格式。面對這么強大的功能，相信沒有多少工程師能夠拒絕。

　　如何執(zhí)行一個完整的設計

　　在用WEBENCH進行設計的時候，我們首先要選擇要設計的選項，然后通過輸入一些必要的數(shù)據(jù)就可以產(chǎn)生多個不同的設計方案。同時在WEBENCH界面里，還提供了對BOM成本和面積與效率等的優(yōu)化選項，同時還能對封裝等進行選擇，針對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，就會生成一個電路原理圖，然后盡可以進行電氣分析，并能生成一個layout，并能對你選選擇溫度進行熱力仿真分析，模擬熱量對不同元器件產(chǎn)生的影響。然后就可以導出原理圖，生成傳統(tǒng)的原型圖。

　　圖2

　　WEBENCH設計中心的總監(jiān)Jeff通過一個實例給我們現(xiàn)場演示了工具的使用。

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

　　圖3

　　我們在選定一個方案之后就可以進行下一步的設計了，在這個步驟，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軟啟動時間進行參考，同時也能看到設計中的BOM覆蓋面積，BOM成本還有效率。我們還能夠在這里進行仿真，執(zhí)行Schematic Export導入到CAD軟件。

　　圖4

　　Jeff在會上提到執(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證在動態(tài)環(huán)境下的準確性，還能夠提供線性瞬態(tài)響應，同時能夠最小化輸出電壓波動。而進行熱力仿真可以看到對不同元器件的影響，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)。在進行熱力仿真時，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載情況下的設計，而在WEBENCH里面，工程師可以選擇多個負載輸出的設計，在多輸出設計里，可以定義輸出電壓與負載電流，同時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設計的時候，不但可以直觀的看到設計的效果，進行各種仿真，同時還可以將LED照明和電源等設計導出來載入相應的CAD軟件中，進行下一步的設計，相信這是一個吸引工程師的重要賣點。Jeff也提高，TI WEBENCH會針對CAD軟件的升級進行相關的維護，使其能夠符合最新版的CAD軟件要求。而在設計過程中進行效率和成本的優(yōu)化選擇，這也是WEBENCH的另一個賣點。更為重要的是WEBENCH有一個針對FPGA/微處理器的電源設計，工程師在執(zhí)行設計的過程中，能夠?qū)﹄妷?、電流、軟啟動、電源分割等?shù)據(jù)進行設定。目前WEBENCH數(shù)據(jù)庫支持的FPGA/微處理器的范圍涵括了Altera、ACTEL、TI、ATMEL、XIlinx、Lattice、Freescale等的主流器件。在當前這些器件應用廣泛的大環(huán)境上，這項功能也是WEBENCH得到關注的原因之一。

圖5

　　在問到關于該軟件的用戶人數(shù)這個問題上面，Jeff回答道：過去的一年，WEBENCH用戶翻了一番，而WEBENCH的用戶超過100萬，使用該軟件的注冊用戶達數(shù)十萬。Jeff還提到，WEBENCH的亞洲用戶數(shù)已經(jīng)超過了美洲用戶。