【导读】险些所有电子体系的运行都离不开靠得住的供电方案。对于在硬件工程师而言，电源架构计划、器件选型、电路优化等环节往往是罪泯灭时间精神的。为破解这一痛点，业界颠末持久技能沉淀，形成为了一套笼罩电源设计全流程的东西系统。此中，ADI公司推出的系列电源东西尤为凸起，这些东西可分为五年夜类——电源体系设计东西、电源计较东西、数字电源配置东西、电路仿真东西和硬件评估东西，各模块协同发力，为工程师打造了高效便捷的设计路径。
电源体系设计东西
体系设计东西帮忙设计体系的电源架构。年夜大都电子体系需要不止一个电源，凡是需要五个或者更多差别电源。借助ADI公司的LTpowerPlanner®东西，设计职员可以绘制出电路中所有差别电源转换步调的简朴框图。这些步调可以于易在利用的图形用户界面中举行修改。每一个电源模块均可以设置预期的电源转换效率，用户只需点击几下鼠标就能获得电源架构的总效率。图1显示了如许一个框图的屏幕截图，计较患上出的总效率为86.3%。
这款东西可以或许帮忙用户作出关在电源架构的基础决议计划。它经由过程选择具备特定效率的DC-DC转换器，实现可接管的总电源转换效率。此外，它还有能作出并记载体系级决议计划，例如时序节制要乞降能力。
图1利用LTpowerPlanner开发的电源架构框图
电源计较东西
使用LTpowerPlanner为特定运用开发出适合的电源体系设计后，咱们便要专注在特定的DC-DC转换器，以设计及优化电路。对于在这一设计步调，最好的辅助东西是LTpowerCAD®。用户可以从ADI网站免费下载该东西，并将其安装于当地计较机上。仅当更新软件或者切确计较电感磁芯损耗时，才需要收集毗连。安装并启动LTpowerCAD后，用户就能够从参数搜刮窗口中选择现有电源转换器IC。键入输入电压规模、所需的输出电压及输出电流以和其他详细要求（如电源优良引脚、频率同步能力或者数字接口）以后，该东西就会显示适合元器件的列表。然后，用户从列表中选择一个解决方案，随即会打开一个设计窗口，此中包罗外部元件的建议值。接着，从来自多家供给商的年夜量真实电感或者电容元件中选择所需的元件，然后使用这些元件完成优化电路的所有计较，包括电路效率、不变性思量以和电源转换器输入端或者输出真个分外滤波要求。
利用该东西时，假如选择的元件值远低在或者高在电路计较的建议值，则会显示正告动静。
图2显示了LTpowerCAD顶用在优化设计的主窗口。黄色框显示东西计较出的值，蓝色框答应用户输入值。利用此东西设计开关电源电路很是简朴。
图2LTpowerCAD顶用在选择开关电源外部元件的选项卡
图3显示了LTpowerCAD中的一个怪异功效：电磁滋扰(EMI)滤波器设计东西。用户可于LTpowerCAD的主电路界面中拜候此东西，点击后将打开一个专用滤波器设计器窗口。这个滤波器设计器很是合适用在确定电源是否需要非凡的输入滤波器来满意某些传导EMI规范，例如CISPR 22/CISPR 3二、CISPR 25或者MIL-STD-461G辐射尺度。它会绘制电源转换器自己的辐射图，并保举适量的输入端滤波器，以将传导辐射衰减到可接管的程度。除了了这些重要使命以外，它还有会绘制滤波器通报函数（滤波器衰减）及滤波器阻抗图。适量的滤波器阻抗对于在确保DC-DC转换器及滤波器的组合连结不变很是主要。
图3.LTpowerCAD中的EMI滤波器设计东西，用在设计滤波器以削减电源输入真个传导辐射
数字电源设置东西
有些电源是数字型。固然，1及0没法为负载供电。咱们所说的数字电源是指电源稳压器IC内的数字电路，用在节制电路参数、读取有关电源勾当的信息（遥测）、于数字域中运行完备的节制回路等。虽然需要支付更年夜的努力来快速正确地将旌旗灯号数字化，但也是以具有了以数字化方式调解节制回路的能力。
评估数字电源时，咱们需要一个软件东西来与电源通讯，并对于基在状况机的器件举行各类设置。为此，用户可如下载免费的LTpowerPlay®东西。它提供图形用户界面，可以或许周全节制数字电源。凡是，该软件利用USB转I2C (PMBus®)接口与硬件通讯。图4显示了LTpowerPlay的主窗口，于此中可以选择差别的设置，并轮询及显示电源信息。
LTpowerPlay数字电源东西可以于仿真模式下作为自力体系运行，纵然未毗连任何硬件也无妨。经由过程这类方式，用户可以快速相识数字电源IC，而无需花时间浏览冗长的数据手册。
图4.使用LTpowerPlay对于数字电源集成电路举行适量的设置
电路仿真东西
市道上有很多电路仿真东西，此中最受接待的一款仿真东西是LTspice®。它是一款完备的SPICE仿真器，具备直不雅的道理图输入东西、符号天生器及波形查看器。它免费利用，功效进步前辈，并针对于开关电源仿真举行了优化。与一些SPICE仿真器比拟，LTspice的开关电源仿真速率更快。此外，LTspice的新特征连续增长，运行速率不停晋升。
电路仿真东西是对于LTpowerCAD等电路计较东西的有用增补。于仿真东西中，用户可以更矫捷地修改电路、添加滤波器等电路部门，还有可以将多个电源组合成一个年夜体系，查抄多个电源怎样彼此影响。
LTspice 17.1版引入了频率相应阐发(FRA)，可以或许快速、轻松地天生电源调治环路的波特图。LTspice 24版添加了非凡FRA探针，撑持绘制调治环路的部门通报函数图。LTspice 24.1.8版引入了绘制奈奎斯特图及尺度波特图的功效。图5显示了LTspice中一款断绝式DC-DC转换器的电源治理电路道理图。
除了LTspice外，ADI公司还有撑持SIMPLIS®，并提供很多器件模子。用户可以于OASIS情况中，从ADI网站免费下载有限节点版本的SIMPLIS。SIMPLIS是一款分段线性体系仿真东西，它于仿真开关电源时速率极快。OASIS仿真情况则是包罗SIMPLIS的离线模仿仿真器。
图5.LTspice是一款很是风行的仿真东西，具有一些非凡功效，例如用在电源的新FRA功效
硬件评估东西
只管计较与仿真东西能年夜幅晋升设计靠得住性，但真实硬件的机能验证仍是不成或者缺的环节。借助上述东西充实预备电路，可以缩短硬件评估时间，但仍需举行现实的硬件搭建与查抄。为了削减试验评估所需时间，咱们推出了一个名为LTpowerAnalyzer的新电源评估情况。它包罗一套硬件，经由过程ADALM2000套件毗连到PC。ADALM2000是一款袖珍示波器及旌旗灯号发生器，可以或许节制LTpowerAnalyzer。图6显示了毗连到被测设计(DUT)开关电源板的LTpowerAnalyzer的设置。
图6.LTpowerAnalyzer帮忙举行硬件评估
该硬件评估东西可以绘制电源的波特图。它可以或许对于高达100 A的负载瞬变举行生命周期负载瞬变测试。它还有能绘制电源的输出阻抗图，从而有助在判定电源是否兼容繁杂（电感或者电容性）负载。
这款东西以合理价格于ADI官网发售。配套的LTpowerAnalyzer软件操作简洁。更撑持与LTpowerCAD实现数据对于接——将软件计较的波特图与硬件实测成果于统一窗口中对于比显示，使设计值与现实机能的差异一目明了，便在将计较成果与现实环境举行比力。图7屏幕截图显示了利用LTpowerAnalyzer软件举行的波特图丈量。
图7.LTpowerAnalyzer软件可以或许轻松地对于电源举行具体评估
从架构设计到硬件验证，ADI电源东西链形成完备闭环。各东西精准跟尾，既简化了电源设计的繁杂流程，又保障了方案的靠得住性与高效性。这套东西链无疑是硬件工程师的患上力伙伴，助力其于电源开发中精准决议计划、高效立异，为电子体系的不变运行筑牢根底。
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