摘要

與計算和仿真工具相比，電源架構的設計工具并未得到廣泛使用。然而，這些工具在電路電源系統的開發過程中起到至關重要的作用。作為電源開發流程的初始環節，這些工具為創建出色的電源架構奠定了基礎。

引言

有多種工具可用于開發電源，為開發人員減輕繁瑣工作的負擔。ADI公司推出的知名仿真工具LTspice®便是其中之一。這款工具可對電源轉換電路進行仿真，而且能夠仿真不同的電壓和電流波形，以完善電路設計，使其更貼合特定要求。

此外，還有LTpowerCAD®等計算工具可供使用。與LTspice不同，LTpowerCAD用于計算，而不是仿真。這款工具可考慮多個規格參數，比如輸入電壓范圍、輸出電壓、負載電流、輸出電壓紋波等，以便計算和優化電路，從而選擇合適的電源轉換器IC，并給出外部無源元件的建議。因此，在使用LTspice進行電路仿真前，通常可使用LTpowerCAD等工具進行計算和優化。

電源開發的另一個關鍵點是定義電源架構或創建電源樹。完整的系統電源通常需要多個電源轉換器，而且往往需要多個不同的電壓。為此，有多種方法可達到目的。可以使用電源架構工具（例如ADI的LTpowerPlanner®）來計算并清楚表示架構之間的差異。

圖1.使用LTpowerPlanner創建的電源架構。

圖1顯示了LTpowerPlanner的界面，其中顯示了使用24 V輸入的電源架構。在此基礎上，可以生成多個電源電壓和電流。不同模塊可輕松添加，并通過連接線路進行關聯。點擊其中一個模塊可定義相應電源轉換的效率。完成這些輸入后，LTpowerPlanner可以對完整的電源轉換架構進行整體計算。圖1所示架構的總體效率為91.6%。

圖2.另一種電源架構。

借助LTpowerPlanner等架構工具，用戶可以比較不同的電源轉換架構。圖2所示的解決方案與圖1規格相同，但結構不同。現在，可以將第二個解決方案與第一個解決方案進行比較。這里使用線性穩壓器(LDO)，從2.8 V電源軌生成1.2 V電源軌。此類采用線性穩壓器的解決方案比圖1中的轉換器4更加經濟高效。

圖2中解決方案的另一個變化在于，3.3 V電壓不是直接從24 V產生的，而是使用轉換器2從5 V直流鏈路電壓產生的。

圖1和圖2不僅顯示了架構，還顯示了計算得出的效率。圖2所示架構的總體效率僅為86.3%，比圖1中的解決方案低5.3%。

在決定哪個架構最好時，可以比較各個解決方案的成本、尺寸以及整個架構的效率。如果沒有LTpowerPlanner這樣的規劃工具，將很難權衡這些考量因素。

圖3.在LTpowerCAD中的“System Design”下。可以找到LTpowerPlanner。

LTpowerPlanner可用作創建電源架構的獨立工具（參見圖3）。LTpowerCAD中提供這款工具，也可從ADI網站免費下載。點擊藍色字段“System Design”，即可訪問LTpowerPlanner。

LTpowerPlanner工具旨在清晰地簡要展示不同的電源架構。此外，內置的計算功能可用于確定哪種架構具有效率上的優勢。

結論

具體來說，在電源管理工具鏈中，首要工作正是優化電源管理架構。ADI的LTpowerPlanner是一個有用的工具，可用于繪制采用不同配置的電源樹，并進行比較。這款工具還包含效率計算功能，可提供有關每種可能架構的寶貴信息，以便于快速選擇合適的架構。

關于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球領先的半導體公司，致力于在現實世界與數字世界之間架起橋梁，以實現智能邊緣領域的突破性創新。ADI提供結合模擬、數字和軟件技術的解決方案，推動數字化工廠、汽車和數字醫療等領域的持續發展，應對氣候變化挑戰，并建立人與世界萬物的可靠互聯。ADI公司2024財年收入超過90億美元，全球員工約2.4萬人。ADI助力創新者不斷超越一切可能。更多信息，請訪問www.analog.com/cn。

作者簡介

Frederik Dostal是一名擁有20多年行業經驗的電源管理專家。他曾就讀于德國埃爾蘭根大學微電子學專業，并于2001年加入National Semiconductor公司，擔任現場應用工程師，幫助客戶在項目中實施電源管理解決方案，進而積累了不少經驗。在此期間，他還在美國亞利桑那州鳳凰城工作了4年，擔任應用工程師，負責開關電源產品。他于2009年加入ADI公司，先后擔任多個產品線和歐洲技術支持職位，具備廣泛的設計和應用知識，目前擔任電源管理專家。Frederik在ADI的德國慕尼黑分公司工作。