【我与WEBENCH】用WEBENCH做的TPS54360宽电压5V3.5ADC电源设计与TI公司TPS54360DC-DC 转换器评估模块的对比测试
一．WEBENCH简介
WEBENCH环境提供了创建电源所需的点对点设计和原型工具来满足设计要求。设计者使用WEBENCH可以在进行原型制作前就解决开关电源的设计问题，从而减少传统设计方法的时间耗费及问题反复。同时，WEBENCH的成套工具还可作为器件选择工具来为设计任务和应用需求找到最佳的稳压器、开关稳压器、开关电容变换器或低压差线性稳压器。
设计前，先在TI网站上用户注册，然后进入WEBENCH在线仿真工具网页，根据设计任务，通过以下的四个步骤就可完成电源的设计：
第1步：选择器件——输入所需电源设计规格，找到合适的器件；
第2步：创建设计——电路图及元件（包括无源元件），计算出重要的运行参数；
第3步：仿真分析——利用各种仿真测试来验证设计，包括SPICE电子仿真分析和WebTHERM热特性分析。
第4步：电路装调——购买元件、元件套件或评估板，把虚拟设计变为实际电路。与负载连接，进行性能评测和进一步的优化。
二．5V/3.5A输出的DC-DC变换器设计
1.输入设计规格：最大输入电压VinMin＝6V，最大输入电压VinMax＝60V； 输出电压Vout＝5V，输出电流Iout＝3.5A。得到图1所示的结果。
图1 5V/2A输出的DC-DC变换器设计方案
2.创建设计
图2TPS54360典型应用电路
在Advanced Charting中选择最小和最高效的设计方案，即采用TPS54360同步整流降压转换器进行设计。TPS54360是一款高效率兼高性价比的降压稳压器，所需的元件数量少，尺寸小，并且无需环路补偿，其典型应用电路如图2所示。
电源效率和电路尺寸是相互制约的关系，获得高效率必须降低工作频率，从而减小功率管开关损耗，因为频率低而选用尺寸较大的电感和电容，占用较多PCB空间；为了满足尺寸限制条件而使用较高的开关频率，效率会随之下降，同时也对PCB的布局带来挑战。大多数情况下需要优先考虑其中之一，同时兼顾效率和尺寸要求。
打开该设计方案，优化后如图3所示。开关频率为310.4kHz，PCB面积为371mm2，效率为83%。
图3 TPS54360优化设计方案
3.仿真分析
本设计方案可进行SPICE电子仿真，仿真电路图如图4所示。
图4 TPS54360仿真电路图
仿真结果如图5所示。
图5仿真结果
在WEBENCH中，部分设计方案还可进行Bode图分析、热仿真等更多的分析，例如在本设计中如采用LM25576进行设计，则可进行如图6所示的热仿真，将给出PCB温度彩色分布图、元器件的功耗和温度表格，可以调整参数获得不同条件下的发热情况。
图6 LM25576设计方案的热仿真结果
4.电路装调
仿真结果符合设计要求，即可导出Excel格式的元件表（图7），进行组装与调试。
图7元件表
5.输出文件：在这里，重点说明两个地方。一个是【Export】按钮 ，点这个按钮后，可以输出原理图文件。 在选型卡上，选择【Altium Designer】,然后点击【Export】
在点击【Downloadfile】按钮，就可以导出一个压缩文件
这个webench_schematic_exchange_design_3715830_119_Altium.zip就是我们生成的设计方案的电路原理图。
另一个是，输出设计方案的PDF文档。它位于设计完成界面中的，
位置，点击，
，就会生成一个详细的PDF文档了。
三．总结
使用WEBENCH在线仿真分析工具，设计者可以在众多型号中选择合适的产品进行电路设计与仿真分析，快速完成设计并获得相关的文档，使产品性能达到设计要求，工作的温度在设计的范围之内。作为一种简单易用的综合在线工具，WEBENCH适合专业人员满足特定的电源设计需要，对于初学者提高对产品设计综合性概念的认知也有重要的意义。
四、实际电路对比
从TI网站获得TPS54360EVM-001样板进行实际测试，结果如下图所示：
TPS54360EVM-001样板
6.8V输入
5V的稳定输出
换用12V电池输入
仍是稳定的5V输出
由于时间关系，没有接上负载测试。
提升卡
变色卡
千斤顶
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