SMPS PCB Design Целостность сигнала

Это начнется так же, как и другие 53 страницы вопросов по электропитанию: «Я студент, работающий над завершающим проектом по созданию SMPS ...». У меня есть 12 месяцев до окончательного проекта.

Я думаю о покупке некоторого программного обеспечения для использования дома для проектирования печатной платы. Самое дешевое решение, которое я могу придумать, это Eagle для возможной сложности, которая у меня будет (питание нагрузки ~ 150 Вт).

Теперь о программных дополнениях. Мне было интересно, насколько необходимы инструменты SI (Signal Integrity) для проектов SMPS? Я еще не определился с топологией, но знаю, что переключатель и элементы управления могут генерировать высокочастотные сигналы, так что это кажется уместным. Теперь пакет для Eagle также кажется самым дешевым инструментом SI, FSPICE за 1000 долларов. Теперь я бы не возражал против потери 1k на это программное обеспечение, но если это неизбежно, то это понятно, с определенной суммой, но не все возмещаются.

Предыстория: Относится к проектированию SMPS: курс по линиям электропередачи, курс по введению в силовую электронику, стандартный курс ЭЭ по введению в энергетические системы, курс по теории линейного управления и управлению дискретным временем. В противном случае у старшего EE были бы стандартные курсы.

Оправданы ли вложения?

Изменить: я должен упомянуть, что из-за этого я поднял только вопросы макета и EMI: http://ecee.colorado.edu/~ecen5797/course_material/layout.pdf

Вы можете узнать у своего инструктора Capstone, есть ли у вашей школы лицензии на некоторые инструменты макета и моделирования. Я бы не советовал тратить деньги на инструмент SI для этого проекта, если/пока вы точно не поймете, как вы будете его использовать. Во-первых, инструменты SI обычно предназначены для моделирования передачи сигналов данных, а не SMPS.
Другой вариант — запросить пробную версию у поставщиков инструментов. 30-дневные бесплатные пробные версии довольно распространены для этих инструментов. И, надеюсь, 30 дней будет достаточно, чтобы понять, почему инструменты SI не очень помогают в разработке SMPS.
Используйте бесплатное программное обеспечение, как указано выше. Проверьте, установлено ли в вашем институте программное обеспечение SI в одной из лабораторий, возможно, у них есть лицензия и установлена ​​HFSS или CST. Лучше потратить деньги на прототипы, чем на программное обеспечение.
Что такое "СИ"? Ясно, что вы имеете в виду не международную систему единиц, не "системную интеграцию" и не кремний. Это международный сайт. Если аббревиатура не является очень распространенной и универсальной во всем мире, вы должны определить ее перед использованием.

Ответы (2)

EAGLE — это инструмент для создания схем и компоновки печатных плат, а не симулятор схем. Если вы хотите смоделировать свой дизайн, вам понадобится какой-нибудь симулятор. Мне и многим другим на этом сайте нравится LTSpice, так как он бесплатный, относительно простой в использовании и, самое главное, бесплатный.

Проектирование 150-ваттного импульсного источника питания не является тривиальным и потребует понимания влияния физической компоновки печатной платы на работу схемы. Вам, вероятно, придется применить итеративный подход; спроектируйте схему для работы в идеальной ситуации, найдите подходящие компоненты, разложите печатную плату и извлеките физические соединения обратно в имитационную модель, пока не найдете то, что работает. Чтобы подтолкнуть вас в правильном направлении, существуют десятки, если не сотни заметок по применению от таких компаний, как TI, Linear Tech., Maxim, ST и т. д., в которых описываются хорошие методы компоновки печатных плат для SMPS.

Конструкция ИП в принципе не сложна; вам просто нужен переключатель и элемент накопления энергии с обратной связью с вашим переключателем. Дьявол кроется в деталях, и хотя вам может понадобиться более высокая частота переключения, чтобы справиться с уровнем мощности, о котором вы говорите (и уменьшить размер катушки индуктивности), эти более высокие частоты переключения потребуют более тщательного проектирования печатной платы.

Еще одно замечание о программном обеспечении: если вы студент и/или некоммерческий, вы можете получить очень выгодные предложения или бесплатное программное обеспечение от многих поставщиков. Иногда также может помочь небольшое пресмыкательство перед торговым представителем («Я бедный студент колледжа, и мне нужна лицензия HyperLynx, чтобы проводить анализ SI на моем замковом камне»). Если это не поможет, вероятно, есть подходящая альтернатива бесплатному программному обеспечению, которая может показаться вам непривлекательной, но, вероятно, подойдет вам.

Я должен был упомянуть, что уже собирался использовать LTSpice, так как мы использовали его в большинстве наших курсов по электронике (или SPECTER от Cadence, в зависимости от класса). Да, я видел несколько заметок по применению от Linear и TI по ​​этой теме. Я думаю, это в основном касается частей проектирования фильтра, поскольку от коммутатора будут наводиться и, возможно, излучаться электромагнитные помехи, и мне было интересно, как это смоделировать. Я подумал, может быть, я могу использовать QUCS для моделирования S-параметров и линий TM, но достаточно ли он исчерпывающий, я действительно не знаю. Спасибо за предложение "умолять" так сказать.
Кроме того, FSPICE — это сторонний инструмент, с которым Eagle имеет интеграцию интерфейса, но только для анализа SI. Кстати, спасибо за помощь!

Лучшие инструменты для проектирования SMPS (импульсный источник питания) и большинства других проектов EE — это ваш мозг и калькулятор.

Серьезно, симуляторы действительно не для дизайна . Хуже того, симуляторы дают подробные результаты на основе приблизительных данных, создавая видимость знания того, чего на самом деле не известно. Я профессионально проектировал схемы более 35 лет, включая множество SMPS, включая патент на новую технику SMPS для определенной цели. Все эти схемы были разработаны, сначала обдумав общий подход и нарисовав на его основе схему, затем несколько минут с помощью калькулятора, определяющего параметры и, в конечном итоге, определяющие стоимость деталей и технические характеристики. Я никогда не использовал симулятор в этом процессе.

Симуляторы могут быть полезны для проверки определенных частей конструкции и для быстрого выполнения тестов «что если» для конкретной конструкции. Я даже несколько раз писал специальные программы для моделирования аспектов некоторых схем, включая два импульсных источника питания, которые я могу вспомнить. Однако это было не для разработки схемы, а для ее тестирования, чтобы проверить одни характеристики и продемонстрировать характеристики другим.

Так что закройте модное программное обеспечение, запустите Eagle (или что-то еще, что есть в вашей школе для создания схем), возьмите калькулятор и начните проектировать свою схему. Вы должны уметь смотреть на схему и визуализировать скачки напряжения, протекающие токи и соответствующую реакцию каждой части. Вы сами должны иметь такое представление о своей схеме. Истинное понимание — это не то, что вы можете поручить программному обеспечению. С пониманием того, как работает схема, совсем нетрудно использовать калькулятор, чтобы решить такие вещи, как время включения катушки индуктивности, минимальный ток насыщения, который она должна иметь, требования к току и напряжению переключателей. , как будут управляться переключатели на стороне высокого напряжения и т. д.

Чтобы извлечь из симуляции что-то полезное, результаты должны соответствовать вашему пониманию схемы. Без истинного понимания результаты моделирования — просто бессмысленная куча цифр.

SMPS PCB Design Целостность сигнала
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v