关于复杂多负载电源设计的解决方案 - 全文

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

对于基于原理图的器件，现在一键即可生成参考设计，只需单击“Generate Reference Design”（生成参考设计）按钮。原理图生成过程只需几分钟时间。过程结束后，用户会收到一个电子邮件，其中包含按照用户的具体设计要求而连接和预配置的全套多页原理图。如图4所示，除这些原理图外还有一份完整物料清单（BOM），用来帮助简化和加快设计任务。

图4. 全套原理图和BOM

以后再也不用为在最后关头寻找合适元件头疼了。借助PowerCompass工具，从初始要求到原理图生成的整个过程简单明了，就好比有一位对器件在系统中的性能了如指掌的应用工程师在你身边。请访问 ，花五分钟时间进行试用和了解，并将您的反馈发送到作者邮箱 rjohns03@intersil.com 。

关于作者

Ron Johnson是瑞萨电子株式会社子公司Intersil的管理应用工程师（Staff Applications Engineer），他拥有28年半导体从业经验，过去11年供职于Intersil的Central Applications客户支持团队。他是PowerCompass™ Excel工具的主要开发者。