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新手电源设计师的困惑资料下载
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2021-04-20
刘埃生
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作者 Landa Culbertson，Mouser Electronics
在当前高涨的能源意识下，电源性能无疑是高科技环境中的视野焦点，但在过去却并不认为有何必要。举例来说，美国能源部为ARPA-E项目投入了高达3770万美元资金，旨在提升电力转换系统的能源效率，并为包括面向消费、移动和计算以及无线基础设施、照明、工业和汽车等所有应用实现高效、高功率密度电力电子。这一举动源自该部门的评估：到2030年，美国80％的电力将流经电源转换器，而在2005年该数字仅为30％。
而在不久之前，常用决策还是选择购买现成电源，而并非于组件级自行设计。然而，随着近年来电源的重要性不断上升，半导体供应商提供了高效工具和资源来助力组件级电源设计师，帮助他们寻求基于电源技术的终端产品差异化方法。这些资源可以帮助设计人员实现一些现成产品不具备的独特需求。相较以往购买现成电源，目前更值得花点时间来仔细评估自制的可能性。
为何购买？
购买现成电源有以下几个显著优势：
• 成本更低：与购买大批量生产的完全现成产品相比，组件的物料清单（BOM）成本更高。例如，30安培5伏电源的BOM成本约是商用电源价格的5倍。
• 快速上市：通过节省开发时间来更快地推向市场，相应地可以将资源投入到核心竞争力上。
• 满足安全和法规认证:现成电源消除了申请机构批准的费用、时间以及其它挑战。行业法规会随时变化，但商用电源可以保证购买时满足这些标准。需要考虑的认证包括:
- 全球电气标准
- 全球EMC/EMI标准
- 全球外部电源和电池充电器的功耗和效率条例
- 特殊应用认证，比如医疗和ITE认证
• 质量与可靠性: 商用电源在线路、负载、温度、冲击和振动规范上经过了严格的测试。有些产品甚至支持延长保修。
• 备选件: 选择业界标准外型，无论是四分之一砖，半砖还是全砖，你都可以方便选择其它备选件。
而商用电源这些条件全都俱备。 TDK-Lambda，拥有36年多的电源开发经验，是该领域一名举足轻重的供应商。该公司引以自豪的是为市场提供了大量高可靠产品，包括ZWS-BP 系列，提供150W-240W紧凑、轻重量、高效率、敞开式、AC-DC电源。该系列产品提供200％的峰值功率（280W - 480W），符合国际安全标准的常用输入（交流85-265V）以及小于0.5毫安对地漏电流，符合包括功率因数校正的要求在内的EMC / EMI标准，并带有5年质保。TDK-LAMBDA产品组合还包括 MWS65系列，规格为55-67W AC-DC电源，支持医疗和ITE认证，包括BF（浮体）等级的应用，这些应用可能会在与病人直接接触，如血压计和超声设备。对于DC-DC应用，TDK-LAMBDA最近推出了PH-A280 系列转换器，从200至425VDC输入转换为50W、75W、100W、150W的输出功率。这些设备外型采用工业标准的四分之一砖模块，适用于液体、空气冷却和传导冷却系统，因此温度范围可达-40〜100℃。该系列还提供5年保修。
谈到DC-DC模块，少不了村田电源，它是当前全球最大的DC-DC转换器模块供应商。6W隔离单、双输出DC-DC转换器NCM6系列，15W隔离 DC-DC转换器SPM15系列，以及25W隔离 DC-DC转换器SPM25系列，都是该公司最新发布的产品。所有这些产品都使用较小尺寸以便于电路板安装。 NCM6面向优异热性能优化封装，而SPM15/25外罩金属罐以降低电磁干扰辐射，抵抗高湿度等恶劣环境以及耐振动和冲击等机械应力。
相较以往创造自制电源变得更为容易
下面是一些最新的设计工具和资源，可协助专家和新手电源设计师使用：
德州仪器
• PowerLab™参考设计库：使用在线PowerLab™电源参考设计选择工具输入设计规范，包括AC或DC输入，隔离或非隔离，输入和输出电压范围，输出电流，以及其它高级搜索规范，如应用或拓扑结构，来搜索TI公司1200多个参考设计的数据库。这些设计实际上已经经由TI创建并测试，并提供可下载文档，包括电路原理图，印刷电路板（PCB）布局，物料清单，测试报告以及Gerber文件。
• Power Stage Designer™ 2.1：该在线工具可以帮助设计最常用的开关模式电源功率级。选择拓扑结构（降压，升压，反激等），并输入设计规范，该工具将显示电感和/或变压器的推荐值，以及提供有益的助解，包括占空比，输入功率，二极管损耗和电流纹波等。
• WEBENCH®电源设计：使用该在线工具时设计端到端电源只需要几个点击即可。简单输入设计要求，从效率高、面积小、低BOM成本中选择优化偏好，该工具将返回模块化、集成化以及基于控制器方案化的设计选择。从那里，可以选择一个或多个设计进行电气和热仿真，以及优化组件。最后，以流行的CAD格式导出硬件原型的原理图和布局图。
图1：TI的WEBENCH电源设计工具截图
美信公司
• EE-Sim设计生成和仿真工具：Maxim的在线工具可以让你输入设计要求，改变默认首选到偏好组件，并仿真设计。使用检测功能来查看包括贸泽电子在内的喜好分销商处的组件和定价可用性。保存或打印原理图及BOM。
国际整流器
• SupIRBuck®设计工具：IR的在线DC-DC设计工具根据用户输入的基本参数和任何特殊要求生成推荐方案，用户从中选择最匹配应用需求的方案。该工具生成详细的原理图和BOM，并具备微调选项。功能则包括完整的交流分析，关键电压和电流波形建模，瞬态性能建模，元件布局重新编排，详细热分析和功耗分析。
飞兆半导体
• 电源WebDesigner：飞兆半导体的在线电源设计工具支持的功能块包括初级侧稳压反激式转换器、次级侧稳压反激式转换器、开关式电源、AC-DC离线电源、隔离降压-升压转换器、前置隔离降压转换器和DC-DC隔离转换器。只需输入基本设计要求，或使用工具来优化参数。该工具可以分析和仿真设计，然后自动生成原理图和BOM。
安森美半导体
• GreenPoint®设计工具： ON的GreenPoint在线设计仿真工具目前专门面向AC-DC、DC-DC或线性应用LED照明驱动器设计。
尽管电源设计应始终谨慎并仍被许多经验丰富的设计师视为精深技术，但只要提供新工具和可用资源，目前创造自制电源比以往更容易了。无论最终决定自制还是外购，贸泽电子将为您提供帮助。 贸泽电子提供600多家供应商的产品，助力您的评估和开发过程。
(mbbeetchina)
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