作者：德州儀器

十多年來，德州儀器 (TI) 的 Power Stage Designer 工具一直是一款出色的設(shè)計(jì)工具，可協(xié)助電氣工程師計(jì)算不同電源拓?fù)涞碾娏骱碗妷骸Ｎ艺J(rèn)為，利用這款工具可以輕松開始全新的電源設(shè)計(jì)，因?yàn)樗梢詫?shí)時(shí)執(zhí)行各種計(jì)算，并為您提供直接反饋。

(資料圖片)

我們最新版本的 Power Stage Designer 在其現(xiàn)有功能集之上添加了一個(gè)新拓?fù)浜蛢蓚€(gè)新的設(shè)計(jì)功能，可幫助您進(jìn)一步縮短開發(fā)電源的設(shè)計(jì)時(shí)間。

新工具包含場效應(yīng)晶體管 (FET) 損耗計(jì)算器、并聯(lián)電容器的電流共享計(jì)算器、交流/直流電源大容量電容器計(jì)算器、用于抑制整流器振鈴效應(yīng)的電阻器-電容器 (RC) 緩沖器計(jì)算器、反激式轉(zhuǎn)換器的電阻器-電容器-二極管 (RCD) 緩沖器計(jì)算器、輸出電壓電阻分壓器計(jì)算器、動(dòng)態(tài)模擬和數(shù)字輸出電壓調(diào)節(jié)計(jì)算器、單位轉(zhuǎn)換器、用于環(huán)路補(bǔ)償?shù)牟ㄌ貓D繪圖工具、負(fù)載階躍計(jì)算器以及濾波器設(shè)計(jì)器。讓我們來詳細(xì)地了解一下這 13 個(gè)特性。

第 1 個(gè)：FET 損耗計(jì)算器

使用此工具，您可以輕松比較作為主開關(guān)或同步整流器運(yùn)行的不同 FET。最小、最大和均方根 (RMS) 電流值、FET 漏源電壓和開關(guān)頻率將從所選拓?fù)浯翱趥鬏敗Ｔ谀鸀橹鏖_關(guān)和同步整流器選擇了適用的 MOSFET 后，該工具還可以幫助您評估同步轉(zhuǎn)換器的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 (MOSFET) 總損耗。圖 1 顯示了 FET 損耗計(jì)算器窗口。

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圖 1：FET 損耗計(jì)算器窗口

第 2 個(gè)：電流共享計(jì)算器

當(dāng)在電源轉(zhuǎn)換器的輸入或輸出端并聯(lián)不同種類的電容器時(shí)，電容器會產(chǎn)生不同的 RMS 電流值，這取決于它們的阻抗。借助 Power Stage Designer，您可以根據(jù)一次諧波阻抗模型估算最多三個(gè)并聯(lián)電容器的電流應(yīng)力。

第 3 個(gè)：交流/直流電源大容量電容器計(jì)算器

交流/直流轉(zhuǎn)換器通常在輸入整流器后面布置大容量電容器，以便為功率級和電源管理控制器提供準(zhǔn)恒定的輸入電壓。Power Stage Designer 將根據(jù)不同的輸入?yún)?shù)建議大容量電容值。

第 4 個(gè)：整流器 RC 緩沖器計(jì)算器

如果您需要通過電磁干擾 (EMI) 測試，電源中整流器的振鈴效應(yīng)可能是一個(gè)主要問題。有多種方法可以解決這個(gè)問題，其中，實(shí)施 RC 緩沖器網(wǎng)絡(luò)是一種簡單的解決方案，可讓您避免重新設(shè)計(jì)印刷電路板 (PCB) 布局。我們的工具可讓您輕松確定 RC 緩沖器網(wǎng)絡(luò)的起始值。

第 5 個(gè)：反激式轉(zhuǎn)換器 RCD 緩沖器計(jì)算器

由于變壓器漏電感等寄生效應(yīng)，反激式轉(zhuǎn)換器可能會在開關(guān)節(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)電壓過沖和振鈴。減少振鈴和實(shí)現(xiàn)過沖阻尼的最簡單方法是實(shí)施與反激式轉(zhuǎn)換器初級電感并聯(lián)的 RCD 緩沖器電路。Power Stage Designer 可以幫助您選擇緩沖器電阻器和電容器的起始值。

第 6 個(gè)：面向輸出電壓的電阻分壓器計(jì)算器

現(xiàn)在可以根據(jù)輸出電壓、基準(zhǔn)電壓以及高側(cè)或低側(cè)電阻（包括容差）輕松計(jì)算電源的輸出電壓反饋分頻器。

第 7 個(gè)：動(dòng)態(tài)模擬輸出電壓調(diào)節(jié)計(jì)算器

對于某些應(yīng)用，電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓需要在特定輸出電壓范圍內(nèi)可調(diào)。您可以通過將第三個(gè)電阻的可變模擬輸出電壓饋送到輸出電壓電阻分壓器來實(shí)現(xiàn)此目的。Power Stage Designer 可幫助您根據(jù)所選的輸出電壓范圍、最大調(diào)節(jié)電壓、基準(zhǔn)電壓和頂部反饋電阻找到所需的電阻值。

第 8 個(gè)：動(dòng)態(tài)數(shù)字輸出電壓調(diào)節(jié)計(jì)算器

還可以通過將多個(gè)電阻器/信號 MOSFET 組合與低側(cè)反饋電阻器并聯(lián)來調(diào)整電源的輸出電壓。通過使用微控制器啟用和禁用 MOSFET，就好像您已經(jīng)為電源“編程”了不同的輸出電壓。Power Stage Designer 將幫助您選擇反饋電路的電阻值。

第 9 個(gè)：單位轉(zhuǎn)換器

Power Stage Designer 包含一個(gè)小助手，可轉(zhuǎn)換不同的電源參數(shù)，例如將增益轉(zhuǎn)換為因數(shù)或?qū)⒂⒅妻D(zhuǎn)換為國際單位制，反之亦然。

第 10 個(gè)：環(huán)路計(jì)算器

環(huán)路計(jì)算器會顯示電壓模式控制降壓的開環(huán)和閉環(huán)傳遞函數(shù)的波特圖，以及五種不同的電流模式控制拓?fù)洌航祲骸⑸龎骸⒎聪嘟祲?升壓、正向和反激。您可以使用五個(gè)不同的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)來關(guān)閉環(huán)路。圖 2 展示了 Power Stage Designer 環(huán)路計(jì)算器窗口。

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圖 2：Power Stage Designer 環(huán)路計(jì)算器窗口

第 11 個(gè)：負(fù)載階躍計(jì)算器

使用負(fù)載階躍計(jì)算器，您可以確定電壓模式和電流模式控制轉(zhuǎn)換器所需的最小輸出電容，從而滿足輸出電壓的穩(wěn)壓要求。將此工具與利用內(nèi)部補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的器件一起使用時(shí)要注意，選擇外部元件的自由度受限于這些類型的器件。

第 12 個(gè)：濾波器設(shè)計(jì)器

濾波器設(shè)計(jì)器可幫助您為電源設(shè)計(jì)適當(dāng)阻尼的差模 π 型濾波器。該工具不僅顯示濾波器和阻尼網(wǎng)絡(luò)的波特圖，還顯示無阻尼和阻尼濾波器阻抗的圖表。有了這些信息，就可以同時(shí)確定濾波器是否為您選擇的阻尼元件提供了足夠的信號衰減和穩(wěn)定性。濾波器設(shè)計(jì)器將提供一個(gè)良好的起點(diǎn)，但為了滿足成品 PCB 的 EMI 規(guī)格，PCB 布局和元件寄生等因素將對濾波器的最終性能產(chǎn)生重大影響。

第 13 個(gè)：新拓?fù)?/p>

我們的 Power Stage Designer 工具總共支持 21 種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括四種全新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：

? 串聯(lián)電容降壓轉(zhuǎn)換器
? 準(zhǔn)諧振/調(diào)頻反激式轉(zhuǎn)換器
? 電感器-電感器-電容器 (LLC) 半橋轉(zhuǎn)換器
? 電感器-電感器-電容器 (LLC) 全橋轉(zhuǎn)換器。請參見圖 3。

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圖 3：LLC 全橋轉(zhuǎn)換器的拓?fù)浯翱?/p>

Power Stage Designer 可簡化電源設(shè)計(jì)人員的工作。

有關(guān)新工具箱背后的公式和假設(shè)，請參閱“PowerStage Designer 用戶指南”。

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