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晒WEBENCH设计的过程+3.3V or 5.0V输出可调@2A工业环境MCU控制系统的电源设计
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看到这个题目可能会感到比较纠结,到底是要设计什么呢?其实我个人也比较纠结。因为我想选择一款电源芯片输入电压12V(兼容8~30V),最大输出电流2A,最主要的是要能在-40℃~+80℃环境条件下稳健工作,能承受规定条件的震荡实验。好了进入WEBENCH设计:http://www.ti.com.cn/lsds/ti_zh/analog/webench/overview.page在WEBENCH设计选项卡中选择“电源”并输出设计参数,点击“开始设计”进入方案设计页面。
图:WEBENCH设计首页
首先,我选择对效率进行优化,在效率优化旋钮处旋转,使效率优化等级为4
图:效率优化前
图:效率优化后
效率优化前后,可以看到方案数量没有变化,只是方案列表中的排序方法变为效率递减排序。可以看出现在符合要求的方案列表中总共有111个,下边就要从这111个方案中挑选最合适的方案开始设计。
通过Visualizer工具可以很好的完成筛选工作。
图:改变电源类型
在工具栏“功能特色筛选”中改变Reg.Type为Intergrated ....
可以看到,方案列表的数量减少为88个。但是,设计不得不到此为止,因为Boom成本都太高了。现在开始改变方案:
输入10~12V 输出3.3V@ 2A,28V的输入电压可以另外单独选择方案。
在工具栏的“更改输入”选项卡中重新填写输入输出电压参数,并点击“重新计算”,会弹出选择对话框,我这里选择“Module”
图:选择电源类型
图:方案列表
可以看到符合条件的方案由44个,在方案列表中选择“LMZ12003”方案,并点击“开启设计”进入该方案的设计页面。
图:LMZ12003
点击原理图,可以进入原理图放大视图。
图:原理图视图
可以看出原理图中除了一片IC外只需要数个电阻电容即可构建3.3V@3A输出。
仿真分析
在工具栏点击“仿真”按钮,进入该方案的仿真页面。
图:方案仿真页面
首先选择仿真类型为:”LoadTransient“并点击“开始仿真”等待仿真完成。
图:LoadTransient结果
上图负载瞬态仿真结果可以很好的反映负载电流在阶跃变化时输出电压的稳定情况。
更改仿真类型为:”Input Transient“并点击“开始仿真”等待仿真完成。
图:Input Transient仿真结果
上图的输入电压瞬态仿真结果可以看出输入解决电压情况下,输出电压变化为0.45%。
由于以前使用过一款易电源系列的芯片,当时设计没有考虑热设计,导致输出功率稍大会导致芯片严重发热。热损严重。所以,接下来,我对该方案的热设计进行仿真。可以在工具栏中点击“热仿真”
便可进入热仿真页面。
图:热仿真页面
输入仿真参数,然后点击“执行仿真”,然后等待仿真结束。
图:热仿真结果
由仿真的热图可以看出,整体温度都在50℃一下,基本维持在40℃左右。
设计文件输出
通过方针后,可以断定该方案非常适合设计要求,在工具栏点击“Export”对方案进行下载。选择AltiumDesigner格式输出。
图:输出方案文件
打印设计报告
在工具栏点击“打印”,可将设计报告以PDF格式打印输出。
图:打印设计报告
附图:PCB LAYOUT
图:带覆铜显示
图:隐藏覆铜显示
设计体会:
1.该方案提供了易电源系列芯片,该芯片使用方便,对于初学者来说设计非常方便。
2.虽然芯片使用简单,但重点还是PCB的布局布线以及热设计,而WEBENCH正好弥补了众多工程师容易忽略且不太擅长的热设计,这一点必须赞!!
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