关于复杂多负载电源设计的解决方案

每个应用都需要电源，但电源往往是最后才被考虑的事情。工程师可能只是根据负载需要和价格来选择电源解决方案。设计电源解决方案时拥有更多信息有助于做出更好选择，从而改进最终产品，并降低成本不菲的返工风险。

例如，选择电源解决方案时可能忽略效率问题，但效率对最终产品在系统运行时的发热具有显著影响。低效率设计首先会消耗更多电能，并且产生更多热量。而应用中很可能已经有高耗电FPGA、图形处理器或MCU。最大限度降低来自其他来源（如DC- DC电源转换）的热量，有助于将整个系统的热负荷控制在最小。另一种常见情况是电池供电的产品，这时电源效率与电池寿命直接相关，所以设计工程师绝不能忽视它。
 

但是，即便提前进行计划，要找到既能满足输入/输出要求，又能实现高效率和其他设计考虑的器件也非易事。工程师可能要花好几个小时搜索参数，然后查阅产品数据表，以获得更多信息和效率曲线，从而确定某个元件是否适合其应用。工程师没有这么多时间，但幸运的是，有一个应用程序来帮助完成这个任务。

Intersil的PowerCompass™工具可将电源设计时间从几个小时缩短到几分钟。PowerCompass™设计工具可根据用户的具体要求推荐合适元件，并提供所需的相关数据，以便用户决定为其应用选择器件，从而简化电源设计过程。

以下5个简单步骤就可以创建一个定制设计，包括从初始定义到参考设计原理图和物料清单（BOM）。另外，请注意这个工具有两个版本，一个是在网络浏览器中运行的在线应用版本，另一个是离线Excel版本。

第1步. 为系统定义要求

在下面图1的例子中，左边的内容是电源要求，右边内容说明如何将这些要求输入PowerCompass工具。简单易懂的GUI（图形用户界面）使得输入要求如同将其记在纸上一样简单。请注意，虽然始终可以选择手动方式输入要求，但也可以利用250多个预置设计模板和Xilinx FPGA功率估算器导入功能，加快这个过程。

图1. 把电源要求输入PowerCompass™工具

第2步. 创建兼容元件列表

单击“Find Solutions”（查找解决方案）按钮前，在离线版本中可为设计设置一些具体要求，例如：模拟还是数字，或分立器件还是全电源模块解决方案。对于汽车应用，可选择只显示通过AEC-Q100认证的元件。默认情况下，满足用户基本要求的元件按价格顺序显示，但可以改变解决方案的显示顺序，以反映用户的设计优先考虑事项，如最小封装、最低IQ、最小占位面积等。解决方案过滤功能允许将此类要求放在下一步生成的元件列表上。

第3步. 选择感兴趣的元件

单击“Find Solutions”（查找解决方案）按钮后，PowerCompass工具会生成满足第1和第2步要求的元件的列表，如图2所示。另外还会显示满载条件下的预估效率，以及有助于决定初步元件选型的其他信息。带有原理图图标或蓝色高亮复选框的元件号，能够在最后一步生成参考设计原理图。在下面的例子中，已经为每个输出选择了多个不同器件，另外还要为每个输出仔细选择几个不同的器件拓扑以进行比较。在选定所有感兴趣元件后，单击“Perform Summary Analysis on selected parts below”（对下面的选定元件进行综合分析）按钮。

图2. PowerCompass工具中的元件列表

第4步. 查看器件数据并缩小筛选范围

上一步中的系统分析完成后，PowerCompass工具现在以图3所示的详细视图显示所选元件。这有助于对器件进行更深入的分析，以便做出最佳选择。该视图不仅显示了各项输出器件详情，而且随着添加器件，还会显示整体系统效率、功率损耗以及与器件结温有关的热性能信息。每个输出都有针对轻负载、典型负载和最大负载要求的调整率。默认情况下，这些调整率设置为该输出的最大限定电流的10%、50%和100%。对这些滑动条的调整会影响顶部总结区域显示的总体系统效率。

图3. PowerCompass工具中的详细产品比较仪表盘

第5步. 生成参考设计