Altium Designer 中的電源設計

2021-07-13

Altium Designer 中的電源設計

無論您是為電子實驗室設計臺式電源，還是需要為物聯網產品設計嵌入式電源，您都需要一些世界一流的 PCB 設計工具。Altium 可幫助您對電源進行布局規劃，并創建一組具有強大電路設計和仿真功能的詳細原理圖。借助 Altium Designer 中的原理圖設計功能，您可以創建和仿真新的電源設計。您還將擁有采購組件和為制造準備新電源所需的功能。沒有其他 PCB 設計平臺為您提供如此多的成功功能。

專業的 PCB 設計軟件平臺，將電路設計功能與強大的 PCB 編輯器和電源設計仿真功能集成在一起。

每個電路板都需要電源。在處理低電平信號時，您的電源設計策略可能涉及集成電路，但更高功率的設計需要分立元件來提供所需的功率輸出和調節。無論您是使用多個轉換器和一個 LDO 創建一個簡單的穩壓器，還是為高電流輸出而設計，您都需要一個強大的原理圖編輯器來創建您的電源電路。請查看我們的綜合電源設計指南，了解如何將 Altium Designer 中的設計工具用于新電路板。

規劃您的電源設計

您的電源和調節策略涉及多個階段，在規劃新設計時需要考慮您的輸入電源。AC-AC 轉換非常簡單，只涉及升壓或降壓調節，可能使用功率校正因數電路來提高效率。如果您計劃使用 AC-DC 轉換電源，您的電源設計將類似于下面的框圖。

AC-DC電源設計框圖。

將 AC 輸入轉換為 DC 后，您可以按照典型的 DC-DC 轉換和調節策略以所需電流輸出穩定的 DC 電壓。DC-DC 轉換需要實施正確的電源拓撲。最常見的拓撲是降壓、升壓和降壓-升壓轉換，但相關電源拓撲可用于 DC-DC 轉換和調節。請注意，下面顯示的流程圖也用于未穩壓的直流電源，為您的組件生成穩定的直流電源。

DC-DC 電源設計框圖。

穩壓器中的每一級都需要由提供每種功能的分立元件和/或集成電路構成。您可以使用無源器件和電源調節器 IC 創建電源，也可以使用分立元件。不同的階段可以被隔離，以防止高壓到達輸出端口，從而消除了一個重要的安全隱患。確定電源轉換和調節策略后，您需要選擇組件并創建原理圖。

新型電源的原理圖設計

上面顯示的轉換和調節級是眾所周知的，并且可以作為參考設計從許多制造商那里獲得。您還可以在 Altium 的 PCB 設計上找到許多不同穩壓器和轉換器設計的示例。Altium Designer 中的原理圖編輯器允許您使用制造商零件搜索面板找到您的電路板所需的組件。這些組件將具有經過驗證的原理圖符號、PCB 封裝和 3D 模型，以及具有更新數量和價格的當前采購信息。

在構建新的開關穩壓器時，您需要使用最好的原理圖編輯器來設計和仿真新設備的所有方面。

您的 DC-DC 轉換和調節級需要為您的新電源設計選擇正確的拓撲。

您可以使用 Altium Designer 中的制造商部件搜索面板找到電源設計中每個轉換和調節階段所需的組件。

Altium Designer 中電源設計的整流器、EMI 濾波器、PFC 和降壓轉換器部分

設計每個穩壓器級

在為您的電源設計選擇組件時，請密切注意數據表中的重要規格。輸入和輸出電壓/電流水平非常重要，但您還需要考慮其他組件進行調節。如果您的輸入電源在運行期間會發生變化，您需要制定策略以確保您的電源輸出在運行期間保持穩定。這可能是設計電源以適應不同輸入電源時最重要的一點。

您的穩壓器級可能需要通過穩壓器控制器 IC 獲得反饋，然后該 IC 使用 PWM 信號來確保穩壓器的輸出保持在所需的電壓。其想法是保持穩壓器級輸出高于最終 LDO（見上文）的壓差，或將穩壓器輸出設置為特定值。控制器 IC 可用于這些任務，它們可以輕松添加到反饋回路中的穩壓器設計中。

通過仿真評估您的電源設計

級聯穩壓器級并確定輸入電源信號的行為后，您需要在創建布局之前驗證設計的功能。這是使用基于 SPICE 的仿真器檢查電源設計的最佳時機。當您的原理圖編輯器包含集成仿真工具時，您將能夠直接從您的原理圖數據立即運行直流和混合信號仿真。一旦您評估了您的設計，您就可以使用集成的原理圖捕獲工具來開始您的電源布局。

直接在原理圖編輯器中使用電路模擬器，您可以立即評估新的電源設計并確定您的電路是否能正常運行。

電源中的穩壓器級可以是隔離的或非隔離的。隔離電源更安全，因為它可以防止高壓沖擊到達輸出端。

原理圖捕獲是為您的電源設計創建 PCB 布局的第一步。

Altium Designer 中原理圖編輯器生成的 MOSFET 仿真輸出

電源設計的最佳 ECAD 軟件

從原理圖編輯器到強大的 CAD 工具，Altium Designer 擁有電源設計所需的一切。原理圖編輯器包括一個用于評估電路功能的電路模擬器，而 PCB 編輯器允許您立即將原理圖導入到新的布局中。當您使用 Altium Designer 時，您將保持最高效率。

在 Altium Designer 中完成整個 PCB 設計

盡管 Altium Designer 中的原理圖設計和電路仿真功能非常適合電源設計，但您不會僅限于構建穩壓器和轉換器。Altium Designer 中的原理圖和布局設計功能可用于在任何應用中創建功能強大的新產品。從高速/高頻設計到配電系統，您將擁有一整套適用于電子設計各個方面的工具。