電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的無(wú)風(fēng)險(xiǎn)路徑――成功構(gòu)建電源設(shè)計(jì)

第2步-構(gòu)建-最終框圖

圖5：在這里，我們看到現(xiàn)在引入了驅(qū)動(dòng)電壓軌的ACFE。這里非常重要的是判斷每路電壓軌上的負(fù)載，并確保負(fù)載均操作于接近具有合適安全裕度的最大值。

步驟3—實(shí)施

一旦模塊完成，設(shè)計(jì)人員需要為這些模塊匹配器件編號(hào)，同時(shí)注意實(shí)現(xiàn)功能和仿真各自功率轉(zhuǎn)換元件鏈的所有專(zhuān)用電路。需要開(kāi)發(fā)的其他電路可能包括濾波器、保持電路和電源時(shí)序。在設(shè)計(jì)的這個(gè)階段，工程師還應(yīng)該考慮散熱、端接，以及封裝注意事項(xiàng)。

在我們的例子中，對(duì)電源有一些特殊的要求：在輔助電壓軌上升之前，MR#3上有一個(gè)延遲;而對(duì)MR#3嚴(yán)格調(diào)控將需要使用一個(gè)遙感回路。為實(shí)現(xiàn)精確的負(fù)載電流限制和精確匹配電壓軌和負(fù)載要求的其他參數(shù)，考慮配置PRM也是有意義的。

對(duì)于那些需要使用PRM來(lái)調(diào)整設(shè)計(jì)的工程師們，Vicor提供了一個(gè)PowerBench仿真工具，可幫助進(jìn)一步了解系統(tǒng)的性能。

圖6：PowerBench PRM仿真工具。

設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工具

在過(guò)去，工程師們是通過(guò)參考器件數(shù)據(jù)表的計(jì)算，做出元件選擇并分析每一級(jí)的電源系統(tǒng)效率(和總系統(tǒng)性能)。

從數(shù)據(jù)表查看功效

圖7：獲得性能信息可能既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。

雖然完全令人滿(mǎn)意，但這種方法可能會(huì)變得有點(diǎn)單調(diào)乏味。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程和節(jié)省時(shí)間，Vicor最近推出了PowerBench白板工具(whiteboard)。白板工具是利用一組合適的Vicor電源轉(zhuǎn)換元件設(shè)計(jì)和分析電源系統(tǒng)的一個(gè)在線(xiàn)工具。利用白板工具就不再需要查看包含在數(shù)據(jù)表中的運(yùn)行和效率參數(shù)，工程師只需利用在線(xiàn)工具繪制出電路框圖，所有計(jì)算即可在幾毫秒內(nèi)完成。

由Powerbench白板工具產(chǎn)生的更精確、更實(shí)際的轉(zhuǎn)換效率達(dá)93.17%(以毫秒為單位自動(dòng)生成)

圖8：白板工具采用以毫秒為單位的自動(dòng)分析設(shè)計(jì)，并提供性能數(shù)據(jù)，節(jié)約了時(shí)間和精力。

通過(guò)將系統(tǒng)熟悉的草圖符號(hào)保留在白板工具上，添加參數(shù)自動(dòng)查找和計(jì)算，白板工具可進(jìn)一步縮短使用功率元件設(shè)計(jì)方法完成一個(gè)設(shè)計(jì)的時(shí)間。

此外，Vicor的解決方案選擇工具還可與白板工具緊密結(jié)合。因此，解決方案選擇工具推薦的設(shè)計(jì)可以自動(dòng)將設(shè)計(jì)導(dǎo)入白板工具，這樣工程師就不需要自己繪制系統(tǒng)。這時(shí)，工程師可以調(diào)整設(shè)計(jì)，以進(jìn)一步滿(mǎn)足他們的需求，并快速了解設(shè)計(jì)的效率。

結(jié)論

功率元件已經(jīng)成為幫助工程師為當(dāng)今電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜、高性能電源系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵因素。因?yàn)殡娫丛O(shè)計(jì)專(zhuān)家已經(jīng)優(yōu)化了效率、功率密度、瞬態(tài)響應(yīng)、EMI和成本效益，幾乎所有電子工程師都可以利用這些器件開(kāi)發(fā)出一個(gè)電源系統(tǒng)，來(lái)滿(mǎn)足具有挑戰(zhàn)性的高性能要求。

在要求更好散熱性能的推動(dòng)下，近期出現(xiàn)了許多功率元件創(chuàng)新。ChiP平臺(tái)提供了采用雙面冷卻的強(qiáng)于熱散熱的解決方案，是板上電源一個(gè)很好的范例。在未來(lái)，其他創(chuàng)新將進(jìn)一步簡(jiǎn)化電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的任務(wù)，特別是在電源的前端。

這篇文章表明，功率器件設(shè)計(jì)方法提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的三步方法，使工程師，即使不是電源專(zhuān)家，也可以構(gòu)建能夠提供高效率和高功率密度的復(fù)雜電源鏈。通過(guò)使用在線(xiàn)工具，這種方法得以進(jìn)一步簡(jiǎn)化。但是，不像許多設(shè)計(jì)方案那樣，功率元件設(shè)計(jì)方法消除了來(lái)自設(shè)計(jì)過(guò)程的痛苦和風(fēng)險(xiǎn)，而無(wú)需工程師花時(shí)間學(xué)習(xí)技術(shù)。無(wú)需特殊培訓(xùn)，工程師們就可以使用這一方法，縮短研發(fā)時(shí)間，同時(shí)確保優(yōu)化他們的下一個(gè)電源鏈，以提供所需的性能。www.vicorpower.com