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【社区大讲堂】如何利用WEBENCH快速设计

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纯净的硅(初级)

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发表于 2010-4-30 09:28 | 显示全部楼层 |阅读模式
第一讲   WEBENCH的简介和登陆

1.1 WEBENCH的简介

WEBENCH是美国国家半导体推出的一款功能非常强大的在线设计和仿真工具,可以对电源、LED、放大器、滤波器、音频、接口、无线以及信号路径进行设计与仿真。

1.2 WEBENCH的登陆

要想利用Webench进行电路设计和仿真,首先我们就需要登陆该在线工具,目前可选的有两种方式,一种是通过EEWORlD论坛的链接进入,另一种是通过在浏览器的地址栏里直接输入网址登陆。下面我们一一介绍。

1.2.1 通过EEWORlD论坛的链接登陆

第一步,点击Eeworld的宣传链接,如下图红圈所示:



打开如下页面,这个是参加比赛的页面,当然如果你对参加Webench的比赛感兴趣,你也可以看一看(小提示:比赛很容易获奖的啊)。点击右下角的红圈所示绿色按钮Try it Now

打开如下页面

紧接着会进入如下页面

这个时候就需要注册了,如果你已经有账号的话也就不需要注册了,因为我之前注册过,因此,我就不用注册了,我直接登陆,其实这里的注册过程也是很简单的,这里就不详述了,和其他一些网站的注册没什么区别的,但是要注意一点输入的注册信息要全部是英文的。

登录后会出现如下界面


这时候就可以开始你的新设计了。


[ 本帖最后由 lixiaohai8211 于 2010-4-30 09:51 编辑 ]
此帖出自电源技术论坛

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 楼主| 发表于 2010-4-30 09:30 | 显示全部楼层
1.2.2 输入网址登录

上面我们讲了第一种登录方式,下面我们看看第二种登录方式。其实这种是很简单的,直接在浏览器的地址栏里输入以下网址就可以登录。网址http://www.national.com/analog/webench。登陆后界面如下

直接点击红圈标出的Start your design,就可以进入WEBENCH开始新的设计了。

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 楼主| 发表于 2010-4-30 09:31 | 显示全部楼层
第二讲   WEBENCH的菜单介绍

对于任何一款软件来说都有自己的菜单,Webench也不例外。下面我们讲讲Webench的一些功能按钮。看图



Webench的设计里一般都有上图所示的这些按钮的存在,我们看看每一个按钮的功能。

Back:返回,这个没什么好说的,呵呵。

New:开始一个新的电路设计。

Solutions:查看设计电路的所有解决方案。

Visualizer:查看电路设计的全部相关信息。

BOM:查看设计电路的材料表。

Charts:查看设计电路的图表信息。

Schematic:查看设计电路的原理图。

Optimize:对设计电路进行优化。

Op Vals:查看更改设计电路的技术指标。

Sim:对设计电路进行仿真。

Print:打印设计电路的信息。

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 楼主| 发表于 2010-4-30 09:34 | 显示全部楼层
第三讲   开始一个新的设计

对于电子工程师来讲,电源部分应当是使用最多的。下文就通过一个例子来简要介绍使用Webench来设计电源与仿真的基本流程。设计与仿真的流程基本上分为选择芯片、进行设计、分析设计结果(即仿真)三步。在设计电源的时候我们有一些技术参数是要提前订好的,这些参数包括:输入电压(1V~100V)、输出电压(0.6V~300V)、功率(高达300W)、效率(高达96%)、频率(高达3MHz)、方案大小(14mm2或以上)。

这里我们设计的电源是一个DCDC,要求输入4.5V~5.5V,输出3.3V4A。下面我们就开始设计。

3.1 芯片(IC)的选择



点击如上图中的NEW按钮(红圈所标部分),就会弹出一个对应的设计输入窗口,如下图示

按照我们的要求输入以下几个参数:

1、Vin Min:输入电压的最小值,这里输入4.5

2、Vin Max:输入电压的最大值,这里输入5.5

3、Vout1:输出电压大小,这里输入3.3

4、Iout1:输出电流大小,这里输入4

5、Op Ambient Temp:工作温度,这里输入25

以上5个为主要参数,具体的值根据自己需要输入即可,上面的值是我作为例子输入的值。下面的为一些其他的参数,根据自己要求输入即可。包括可以输出2路或者3路,是否带输出的开关控制等。

输入完参数之后,点击如上图中红圈标示按钮,就会出现Webench推荐的利用美国国家半导体的IC设计的电路,如下图



在这个图里,上半部分分四块,从左往右,依次是WEBENCH优化器(WEBENCH Optimizer)、改变输入参数(Change Inputs)、滤波特征(Feature Filters)、滤波结果(filter Results)。下半部分分两块,左侧是高级图表(Advanced Charting),右侧是WEBENCH给出的解决方案(Switcher Solutions)。在这里你可以根据具体应用那个IC来选择解决方案。如果对输入参数有更改,可以直接在改变输入参数块里更改参数,再点击绿色按钮Recalcalate即可。

Webench给出的解决方案和电路拓扑结构多达20种,你可以认真选择适合你所需要的一种即可。这里我们选择IC LM5088Buck结构。

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 楼主| 发表于 2010-4-30 09:38 | 显示全部楼层
3.2 电路设计

在上一节里我们选择了芯片LM50888,点击它后面的绿色按钮Start Design,开始我们的设计,得到如下图



在上面的图中左上角你可以通过调整优化旋钮(Oprimization Tuning)来选择合适的电路板大小(Footprint)和电源效率(Efficient)以及成本(BOM Cost)。一般情况下,Webench都会为我们选择一个比较折中的数值。这里我们例子里就不做调整了。如果你对开关频率(Frequency)和软启动时间(Soft Start Time)有特定的要求,也可以在左侧高级选项(Advanced Options)的开关频率和软启动时间里输入你所需要的数值,这里例子里我们也不做调整。如果你输入数值的话,就需要点击绿色按钮Update来让Webench为我们重新计算并推荐方案,这样当然就返回第一步里的元件选择了。

点击图表(Charts)部分可以查看你设计的一些图表信息,比如效率、占空比等。实际上在这张图里,你可以点击并作调整设计的部分当你鼠标移过去的时候都会有提示,如下图示



我鼠标移到原理图部分的时候出现如图中提示“Click here to view Schematic”,点击进去之后,你就可以查看并修改你设计的原理图了,如下图示就是我们设计的原理图

移动图中红圈标示出的三角形,可以调整原理图的大小,将鼠标放在对应的器件上还会有相应器件的信息,如下图示是我将图放大后鼠标放在二极管D1上时的提示



在这个提示里有关于D1的全部信息,包括产品编号、生产厂家、主要属性等信息,同样你如果觉得该D1的参数不合理你还可以双击D1对其参数进行更改。

看完了原理图我们还可以点击上图中的Back按钮返回刚才的界面。接下来看看我们设计的电路的技术指标,同样鼠标移到技术指标(Operating Values)块里,然后点击得到下图

在这个图里,我们可以看到我们设计的电路的全部技术指标,如开关占空比、电源效率、工作频率、工作状态、输出功率等等很多你所关心的参数都可以看到。我们也可以通过更改输入(Vin Op)和输出(I Load)并点击绿色按钮Recalculate来调整电路的技术指标。

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 楼主| 发表于 2010-4-30 09:42 | 显示全部楼层
3.3 仿真

仿真实际是对我们设计电路验证的一个过程,分两个步骤。

第一步,选择仿真的类型(Select Simulation Type),可以是伯德图(Bode Plot)、输入暂态(Input Transient)、负载暂态(Load Transient)、开机时刻(Startup)和稳态(Steady State)五种,如下图示。

第二步,点击绿色按钮Start New Simulation,之后就会出现你选择的仿真类型的图。当然仿真都是需要时间的,一般最慢的不会超过5分钟,但是也有例外的,呵呵,比如例子里的输入暂态仿真我就用5分钟,但最终还是没出来。

下面我们看看例子里电路的各种仿真图,首先伯德图,如下图示



开机时刻,如下图示

稳态图,如下图示

输入暂态图,如下图示

由于没有仿真出来,就没有了,呵呵。

负载暂态图,如下图示




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 楼主| 发表于 2010-4-30 09:44 | 显示全部楼层
第四讲 设计电路的导出

4.1 材料表的导出

接下来我们再返回看看我们设计电路的材料表吧,想必这个大家都很关心吧,不用我说怎么进了吧,看图



在这个图里,我们可以通过点击红圈里的Excel来倒出来电路的材料表,当然也可以通过对应器件后面的绿色按钮(篮圈标示)来更改器件的一些参数。

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 楼主| 发表于 2010-4-30 09:48 | 显示全部楼层
4.2 其他信息的导出

我们再点击返回,看看我们的整体设计,我们点击Your Complete Design块里的Design Documentation,得到下图

点击图里的蓝色按钮Print就可以打印出我们设计的电路的所有信息。

另外,我们也可以分享我们的设计,通过点击Your Complete Design块里的Share this Design来实现,也可以拷贝我们的设计,通过点击Your Complete Design块里的Copy this Design来实现,这里就不做详细说明了,大家可以试试啊。

小提示:用Webench设计出来的电路并不是完全精确的,有的时候还是有一定的误差,但是这个一般通过仿真都可以看出来,如果有问题,你还可以调整。

附件里是我们例子里所设计的电路的全部信息(PDF文档),和一个Excel格式的材料表。


电路设计信息:

材料表:


[ 本帖最后由 lixiaohai8211 于 2010-4-30 09:49 编辑 ]

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 楼主| 发表于 2010-4-30 09:50 | 显示全部楼层
以上教程PDF版本:

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发表于 2010-4-30 17:55 | 显示全部楼层

回复 9楼 lixiaohai8211 的帖子

辛苦啦 :)
2018,加油!继续为中国电子行业做出小小的贡献吧!
QQ 1206973913


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 楼主| 发表于 2010-4-30 22:43 | 显示全部楼层

回复 10楼 soso 的帖子

为人民服务不辛苦!
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一粒金砂(中级)

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发表于 2010-5-5 12:02 | 显示全部楼层
学习啦,多谢版主分享


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一粒金砂(初级)

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发表于 2010-5-5 17:06 | 显示全部楼层
:)


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一粒金砂(初级)

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发表于 2010-9-30 10:11 | 显示全部楼层
楼主真辛苦


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一粒金砂(中级)

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发表于 2011-8-3 16:08 | 显示全部楼层

原帖由 lixiaohai8211 于 2010-4-30 09:42 发表 3.3 仿真仿真实际是对我们设计电路验证的一个过程,分两个步骤。第一步,选择仿真的类型(Select Simulation Type),可以是伯德图(Bode Plot)、输入暂态(Input Transient)、负载暂态(Load Transient)、开 ...

不明白XXX sim:XX  (就是图表中竖直的文字)都代表什么意思?



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一粒金砂(中级)

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发表于 2011-10-13 22:21 | 显示全部楼层
谢谢


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一粒金砂(初级)

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发表于 2011-10-14 00:01 | 显示全部楼层
谢谢啊


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一粒金砂(初级)

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发表于 2012-2-27 23:25 | 显示全部楼层


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一粒金砂(中级)

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发表于 2012-4-15 22:33 | 显示全部楼层
这个以前也搞过,不过后来有点担心不实际,没有继续了,还是很谢谢楼主的努力啊。


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一粒金砂(中级)

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发表于 2012-7-8 07:53 | 显示全部楼层

感谢楼主的无私分享,下来学习学习

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