晒WEBENCH设计的过程 + 一款STM32F103VCT6工业级控制板电源架构设计

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晒WEBENCH设计的过程 + 一款STM32F103VCT6工业级控制板电源架构设计 [复制链接]

一、方案介绍：

     在采用3.3V供电的MCU控制板电源设计中，通常会保留5V的电源。这样，面对12V-24V的输入电源时，可以通过DC-DC降压到5V，然后再通过LDO降压到3.3V的二级电源电路进行整个系统的电源设计，利用两种电源的优势，可以提供更好的电源性能。DC-DC开关电源效率高，发热量小，但受开关频率影响，纹波较大；LDO稳压器电路设计简单，输出纹波小，适合为MCU等数字器件电路供电。下面采用TPS54540降压稳压器和LP38691-3.3 LD0芯片共同实现了一款STM32F103VCT6工业级控制板电源框架设计。通过12-24V输入，采用TPS54540芯片降压到5V，然后利用LP38691- 3.3实现5V到3.3V的转换。其中LP38691- 3.3可以输出最大500mA的电流，TPS54540可最大输出5V@3.5A的电流，在为LP38691- 3.3供应最大500mA电流的同时，还可剩余3A电流实现外部5V执行部件的供电及其它扩展子板的输入级电源。本方案采用了webench设计工具的【Power Architect】工具进行设计，下面是具体的设计过程

二、Webench设计：  

    1、【开始设计】从EEworld活动界面进入德州仪器官网，在下图界面点击【Power Architect】

           

   2、【设置参数】系统启动进入一个默认界面，如图：

           

        在界面中设定参数，Vin=12V,Vmax=24V,外部温度设定在30℃，将默认的负载电源一，修改为5V/3A,增加一路负载电源：3.3V/500mA,并勾选【LDO Supply】选项，然后提交项目需求，参数设置如图所示：

         

3 、【方案优化】提交项目需求后，系统进入优化界面，从下面截图中看到，系统推荐了LM25117芯片和LP38691- 3.3芯片.而LM25117是一款20HTSSOP封装引脚的芯片，占用面积较大，成本较高，不符合设计要求，必须进行更换。LP38691- 3.3有SOT-223封装，适合作为LM117芯片的替代产品，性能稳定，可以保留。这个更换器件操作在【编辑】步骤中完成。

     

     4、【检视/编辑器件方案】在此步骤下，选中LM25117器件，从右边的【选择替代器件】中，找到这个TPS54540芯片，点击后，就生成了新的电源框架。TPS54540芯片和TPS54360芯片采用同样的8SO PowerPAD 封装，占用面积小。在确定芯片无误的情况下，点击【创建工程】按钮，生成最终的设计方案  

             

             

                                                 

      5、【输出设计方案】等待一会后，就出现了方案设计界面，从【BOM】,【图表】，【原理图】，【优化】，【工作数值】，【仿真】，【热仿真】，【导出原理图格式】，【打印设计报告】，【分享设计】等内容提供了详细的交互式内容和表格，一个多电源负载的设计方案就此完成，过程并不复杂。

         

      

      在支持设计文件导出功能时，此设计出了支持原理图文件和PCB封装及布局外，还支持仿真模型包括TINA软件，这样在动手设计电源之前，可以利用TINA仿真一下。

        

     电源架构工具生成的方案内容比较多，因为涉及多负载电源，所以生成的设计报告页数也非常多。通过认真学习设计报告，可以获取大量信息。

     两个电源芯片总计参考成本：4.24美元，15个元器件，整体效率83.628 %，整体功率3.26 W，实际肯定不会到达这个功率。

     下面是详细的设计截图：

      

       这里有详细信息

      

       电源架构一目了然：

      

        

          电路图比较简单，便于快速制作。

三、总结及感受：

     在设计复杂的电路板电源时，自己去官网选择芯片很麻烦，通过Webench设计工具自动筛选芯片方案，并自动生成设计文件，这样就简单多了，不但节约了器件选型的时间，还节约了硬件电路设计时间，利用Webench设计电源，确实很简单！

四、设计报告：

      webench_project_1284796_366_842067158.pdf (209.46 KB, 下载次数: 10)

2014-7-2 16:55 上传

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