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1. 如何在数秒间设计复杂的电源供应系统?
就让我们拿一个实例来解释。美国国家半导体拥有一个针对FPGA马达控制的开发平台,当中包括工业通信接口和电流驱动管理,而其核心的设计则包括 FPGA、处理器、Flash 和 DDR 内存、通信和 JTAG 测试接口以及马达驱动器和用户接口连接器。现在,平台还添加了电源供应系统和一块非常复杂的电路板。该电源供应系统是由 Avnet、Altera 和美国国家半导体以传统的方法共同设计, 当中虽然使用了 WEBENCH Power Designer 去创建个别的电源,但整个电源体系结构的开发工作仍是相当花时间和沉重,可能有些电源设计师不同意我的观点,但我可以容观地肯定这里的电源供应系统的效率不是最高、成本不是最低和尺寸不是最小。原因关乎时间、知识和工具,因为设计人员不可能在短时间内检讨所有的方案和选出最有效率的方法。然而,这个不可能已被 WEBENCH Power Architect 打破,使设计工作变得更快捷和轻松。
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2. 配置 WEBENCH Power Architect
Motion Fire 的复杂供电系统要求 9 个负载和 5 条来自主电压源的独立电压轨。设计人员只需把这些数值输入到 Power Architect 的初始画面并且按下 "提交您的项目要求"便可。
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3. 数秒间比较 25 个不同的解决方案
这是系统作出的第一个响应画面,您可看见有 5 个不同的体系结构方案适合您的电源供应设计。第 一个方案的优化旋钮被预设在第三级,这是一个着重设计简易度的平衡式设计方案,从最小尺寸和最高效率之间取得最佳的平衡。之后,每次转动旋钮,您都可继续加入额外 5 个电源体系结构,而每一个电源结构的效能都会显示在表列中,包括大小、效率和1000美元预算以内的整体 BOM 成本,而所选用的结构会显示在右下角。
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4. 过滤和选择您的体系结构
每一个电源供应系统中的每一个组件都表是按照优化旋钮的设定去选取,而在每一个优化旋钮设定下的最佳设计中的组件数值都会被描述在旋钮下的方格内,而设计人员可使用画面中央的过滤器筛选设计。当您选定所需的电源 结构后,便可立刻点击 "检视项目细节"。
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5. 不同的电轨配置会影响设计的效能
对于每一个优化旋钮的设定,WEBENCH Power Architect 都会在源和负载之间推行 5 条不同的中间电压轨。然后,Power Architect 便会作出多次的下游个别电源供应要求,以获取下游负载和为每一个电源选取最佳的组件。右图是 Power Architect 给出的一些选择例子。.
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6. WEBENCH Power Architect 可为复杂的系统提供多个完整的解决方案
每一个旋钮设定都可提供数十个选择供检讨,而每一个选择都会立刻影响设计的效果。例如,最低成本的系统可能拥有最低的效率和较大的尺寸,而最细小的方案则可能带来最低效率和中等成本,以及最高效率设计的成本和尺寸可能都较大,此外还有其它的状况出现。使用 Power Architect,用户便可 通过在画面上比较结果去迅速选择出最适用的系统结构。
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7. 优化项目
优化旋钮会引导选择出每一个电源供应系统中的组件。
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8. 优化旋钮:可调节比重的选择
优化旋钮的第三级属于预设,最先 5 个选出来的设计是以平衡为本,在这个设定下,我们选用最精简易用的 SIMPLE SWITCHER 稳压器,并且尝试在尺寸、效率和成本间取得最佳的平衡。
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9. 使用 WEBENCH Power Architect:选择体系结构
您可检讨每一个结构,您只需把鼠标移到或点击图表中的整体 BOM 成本圆点,又或可点击参数表内的行列便可。如果要跳进下一步和检视项目的详细数据可点按绿色的按钮。
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10. 使用 WEBENCH Power Architect:显示个别电源的细节
随着您检视所选结构的项目细节,您将会看见右图的画面,您只需点击个别的电源,系统便会展示该电源的更详细数据。
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11. 使用 WEBENCH Power Architect:点击创建项目设计检视 BOM
圆饼图中占最大面积的部份会立刻表示出那一个个别电源对您的设计贡献最大,这是进行方案微调的最佳场合。在这个时候,您需要登录美国国家半导体的网站及进入您自己的私人工作间,如果您没有户口,您必须登记才可继续检视项目的细节。
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12. 使用 WEBENCH Power Designer 进一步验证和优化您的设计
一旦项目被建立和储存,该项目便会自动地在 WEBENCH Designer 环境下被开启,而系统方块图便会出现在左边,用户只需点击便可存取每一个电源设计的数据,以及可使用WEBENCH Designer 的所有功能,包括检视和更改 BOM;检视效率对负载电流之类的关键操作数值图表;执行电气仿真和执行温度仿真 (如有提供时)。此外,您也可在这里使用 优化旋钮去进一步微调您的设计,而您的系统应该已经在刚才的 Power Architect 中以第三级的设定被建立,但在这里,您可把其中一个设计调到最高效率的第五级设定去满足您的设计要求。
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13. 容易控制的项见和设计导航
WEBENCH Power Architect 和 WEBENCH 工具套件拥有一组功能大的导航工具棒,让用户可于 Power Architect 中的整体电源供应系统结构和 Power Designer 中的电源设计和优化之间来回转换。
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