使用Power Stage Designer Tool提高开关电源设计效率

我们是否曾经多次进行相同的计算？作为一名电气/电子工程师，我很确定你有。如果我们手动进行计算，可能会非常乏味且非常耗时。在设计电源管理电路时，我们可以更改很多参数并从各种拓扑结构中进行选择，这会增加重复计算量。

全新的 Power Stage Designer Tool 4.0 通过根据用户输入计算 20 种拓扑的电压和电流，可帮助工程师加快电源设计过程。在图 1 中，我们可以看到支持的拓扑。输入输入后无需等待结果 - 因为我们必须使用模拟 - 因为该工具基于方程，假设完美耦合并仅考虑二极管损耗。这意味着我们应该选择具有合理余量的组件，以便寄生效应引起的振铃或尖峰等影响不会对最终设计造成任何损害。

该工具还显示功率级所有重要组件的波形。如果我们还不熟悉拓扑，Power Stage Designer 还可以帮助我们了解其操作模式。ti官方开发的开关电源功率级设计器，可以帮助工程师更快选取开关电源的拓扑，也有助于加深转换器中电压和电流的理解。不论是Buck、Boost，反激、半桥、全桥、温伯格，软件都有涵盖。该工具可以计算 14 种拓扑在连续导通模式 (CCM) 和非连续导通模式 (DCM) 下的结果和波形。同步降压、温伯格和相移全桥拓扑仅在 CCM 中可用。

图1 ：Power Stage Designer 3.0 的拓扑概览

图 2 显示了以 Zeta 转换器主窗口为例的主窗口中可用的信息。

图 2：Zeta 转换器主窗口

通过单击原理图中的符号，我们可以单独查看每个组件的电流和电压、均方根 (RMS) 电流、交流电 (AC) 和波形的峰值。此信息（如图 3 中 Zeta 转换器的 L2 所示）使我们能够为我们的设计选择适当的器件额定值和组件数量。毕竟，我们选择的组件需要能够在所有指定条件下承受电流和电压应力。图形窗口中的滑块使我们能够在整个输入电压范围内更改输入电压。计算独立于特定控制器，这使我们可以灵活地首先评估不同的拓扑。因此，我们将获得一个很好的概览，而无需在设计阶段开始时深入研究数据表。当然，在选择了拓扑和控制器/转换器之后，我们必须确保我们的输入不违反某些集成电路 (IC) 限制，例如最小开启时间、关闭时间或最大占空比。

图 3：Zeta 转换器 L2 的图形窗口

当我们对设计感到满意并希望保留参数时，我们可以将设置保存在文件中，并在需要时再次加载。另一种选择是在 TI 的网站上搜索已构建和测试的 TIDesign，它们可能符合我们的规范。或者只是将设计参数传输到 WEBENCH® 设计中心，我们可以在其中查找控制器/转换器并优化我们的设计。

Power Stage Designer 还包含波特图绘图工具和具有各种功能的工具箱，可更轻松地进行电源设计。所有计算都是实时执行的，因此，这款工具可更快地开始新的电源设计。

拓扑窗口 – 根据输入参数提供拓扑信息和元件波形

FET 损耗计算器 – 比较不同 FET 的性能

电容器电流共享计算器 – 显示如何在并联电容器之间分配 RMS 电流

面向交流/直流电源的大容量电容器计算器 – 有助于为交流/直流电源选择合适的大容量电容

面向整流器的 RC 缓冲器计算器 – 有助于选择合适的 RC 缓冲器值，以消减整流器的振铃效应

面向反激式转换器的 RCD 缓冲器计算器 – 有助于消减反激式转换器中的开关节点振铃效应

面向输出电压的电阻分压器计算器 – 计算输出的反馈电阻分压器

动态模拟输出电压调节计算器 – 为输出的反馈网络提供电阻值，从而调节输出电压

动态数字输出电压调节计算器 – 为输出的反馈网络提供电阻值，从而调节输出电压

单元转换器 – 转换与电源有关的不同单元

环路计算器 – 有助于确定不同拓扑的补偿网