Dies wird wie die anderen 53 Seiten mit Fragen zur Stromversorgung beginnen: "Ich bin ein Student, der an einem Schlusssteinprojekt arbeitet, das ein SMPS herstellt ....". Ich habe 12 Monate, bevor das endgültige Design fällig ist.
Ich denke darüber nach, eine Software zu kaufen, die ich zu Hause zum Entwerfen der Leiterplatte verwenden kann. Die billigste Lösung, die mir einfällt, ist Eagle für die eventuelle Komplexität, die ich haben werde (mit einer Last von ~ 150 W).
Nun zu den Software-Addons. Ich habe mich gefragt, wie notwendig SI-Tools (Signal Integrity) für SMPS-Designs sind. Ich habe mich noch nicht für die Topologie entschieden, aber ich weiß, dass der Umschalter und die Bedienelemente Hochfrequenzsignale erzeugen könnten, daher scheint es relevant zu sein. Jetzt scheint das Paket für Eagle auch das billigste SI-Tool zu sein, FSPICE für 1.000 $. Jetzt hätte ich nichts dagegen, 1.000 für diese Software zu sparen, aber wenn es unvermeidlich ist, ist es verständlich, dass ein bestimmter Betrag, aber nicht alle erstattungsfähig sind.
Hintergrund: Relevant für SMPS-Design: Kurs zu Übertragungsleitungen, Kurs zur Einführung in die Leistungselektronik, Standard-EE-Kurs zur Einführung in Leistungssysteme, Kurs zur linearen Steuerungstheorie und diskreten Zeitsteuerungen. Ansonsten hätte ein EE-Senior Standardkurse.
Lohnt sich die Investition?
Bearbeiten: Ich sollte erwähnen, dass ich aus diesem Grund nur die Layout- und EMI-Probleme angesprochen habe: http://ecee.colorado.edu/~ecen5797/course_material/layout.pdf
EAGLE ist ein Schaltplanerfassungs- und PCB-Layout-Tool, kein Schaltungssimulator. Wenn Sie Ihr Design simulieren möchten, benötigen Sie eine Art Simulator. Ich und viele andere auf dieser Seite mögen LTSpice, da es kostenlos, relativ einfach zu bedienen und vor allem kostenlos ist.
Das Entwerfen eines 150-W-SMPS ist nicht trivial und erfordert ein Verständnis der physikalischen Layouteffekte der Leiterplatte auf den Betrieb der Schaltung. Sie werden wahrscheinlich einen iterativen Ansatz wählen müssen; Entwerfen Sie eine Schaltung, die in einer idealen Situation funktioniert, finden Sie geeignete Komponenten, gestalten Sie Ihre Leiterplatte und extrahieren Sie die physischen Verbindungen zurück in das Simulationsmodell, bis Sie etwas finden, das funktioniert. Um Sie in die richtige Richtung zu lenken, gibt es Dutzende, wenn nicht Hunderte von Anwendungshinweisen von Unternehmen wie TI, Linear Tech., Maxim, ST usw., die gute PCB-Layouttechniken für SMPS beschreiben.
Das SMPS-Design ist im Prinzip nicht komplex; Sie benötigen lediglich einen Schalter und ein Energiespeicherelement, mit einer Rückmeldung zu Ihrem Schalter. Der Teufel steckt jedoch im Detail, und obwohl Sie möglicherweise eine höhere Schaltfrequenz wünschen oder benötigen, um den Leistungspegel zu bewältigen, von dem Sie sprechen (und um Ihre Induktorgröße zu verringern), erfordern diese höheren Schaltfrequenzen ein sorgfältigeres PCB-Design.
Noch eine Anmerkung zur Software: Wenn Sie Student und/oder nicht-kommerziell sind, können Sie bei vielen Anbietern sehr gute Angebote oder kostenlose Software erhalten. Manchmal kann es auch hilfreich sein, sich gegenüber einem Vertriebsmitarbeiter ein wenig zu kriechen („Ich bin ein armer College-Student und ich brauche eine HyperLynx-Lizenz, um SI-Analysen für meinen Deckstein durchzuführen“). Wenn das fehlschlägt, gibt es wahrscheinlich eine geeignete kostenlose Software-Alternative, die vielleicht nicht besonders schick ist, aber wahrscheinlich für Sie gut funktioniert.
Die besten Werkzeuge für das SMPS-Design (Switch Mode Power Supply) und die meisten anderen EE-Designs sind Ihr Gehirn und ein Taschenrechner.
Im Ernst, Simulatoren sind wirklich nichts für Design . Schlimmer noch, Simulatoren liefern detaillierte Ergebnisse aus groben Daten und erwecken den Anschein, Dinge zu wissen, die eigentlich nicht bekannt sind. Ich habe seit über 35 Jahren professionell Schaltungen entworfen, darunter viele SMPSs, sogar mit einem Patent auf eine neue SMPS-Technik für einen bestimmten Zweck. Alle diese Schaltungen wurden entworfen, indem zuerst über den allgemeinen Ansatz nachgedacht und daraus ein Schaltbild gezeichnet wurde, dann einige Minuten mit einem Taschenrechner, der Parameter bestimmt und schließlich Teilewerte und lieferbare Spezifikationen festlegt. Ich habe noch nie einen Simulator in diesem Prozess verwendet.
Simulatoren können nützlich sein, um bestimmte Teile eines Designs zu überprüfen und schnell Was-wäre-wenn- Tests an einem bestimmten Design durchzuführen. Ich habe sogar ein paar Mal benutzerdefinierte Programme geschrieben, um Aspekte einiger Schaltungen zu simulieren, darunter zweimal SMPSs, an die ich mich erinnern kann. Dies diente jedoch nicht dazu, die Schaltung zu entwerfen, sondern sie einem Test zu unterziehen, um einige Eigenschaften zu überprüfen und anderen Eigenschaften zu demonstrieren.
Schließen Sie also die ausgefallene Software, starten Sie Eagle (oder was auch immer Ihre Schule für die schematische Erfassung hat), schnappen Sie sich einen Taschenrechner und beginnen Sie mit dem Entwurf Ihrer Schaltung. Sie müssen in der Lage sein, sich den Schaltplan anzusehen und die Spannungen zu visualisieren, die Ströme fließen und jedes Teil entsprechend reagiert. Sie müssen dieses Verständnis Ihrer Schaltung selbst haben. Wahres Verstehen kann man nicht an Software delegieren. Mit dem Verständnis, wie die Schaltung funktioniert, ist es wirklich nicht schwer, den Taschenrechner zu verwenden, um Dinge wie die Einschaltzeit des Induktors, den minimalen Sättigungsstrom, den er haben muss, die Strom- und Spannungsanforderungen der Schalter zu entscheiden , wie die High-Side-Schalter gesteuert werden usw.
Um etwas Nützliches aus einer Simulation herauszuholen, müssen die Ergebnisse zu Ihrem Verständnis der Schaltung passen. Ohne echtes Verständnis sind Simulationsergebnisse nur ein sinnloser Haufen von Zahlen.
Das Photon
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Mike
Olin Lathrop