LTpowerCAD II: Una herramienta de diseño para reguladores conmutados

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Hola, mi nombre es Sam Young, y soy Ingeniero de Aplicaciones para Productos de Energía en Power by Linear de Analog Devices. Hoy me gustaría presentar el programa de diseño LTpowerCAD como una herramienta poderosa para ayudarle a diseñar circuitos de aplicación con los productos de reguladores DC-DC micromódulo y monolíticos de Power by Linear de Analog Devices.

El diseño de fuentes de alimentación conmutadas puede ser frecuentemente desafiante y llevar mucho tiempo, especialmente para un ingeniero con menos experiencia. Pero incluso para un ingeniero experimentado, se espera un proceso laborioso de ajuste de valores de componentes y reiteración de cálculos. Además, incluso con las especificaciones y directrices disponibles en la hoja de datos, aspectos como la compensación adecuada del lazo y el bajo rendimiento transitorio generalmente no son fáciles de estimar.

La herramienta de diseño LTpowerCAD simplifica esta tarea para usted. Le proporciona estimaciones clave de rendimiento que necesita para optimizar su diseño. Esta potente herramienta le guía a través de todo el proceso de diseño, desde la etapa de potencia hasta la optimización del lazo de retroalimentación, para reducir su tiempo y esfuerzo de diseño.

LTpowerCAD es un programa basado en Microsoft Excel con una interfaz esquemática fácil de usar. Puedes descargarlo gratis en el sitio web de Power by Linear de Analog Devices en www.analog.com. Este programa te ayuda a seleccionar los productos LTC adecuados para los requisitos de tu aplicación, proporciona recomendaciones de valores de los componentes de la etapa de potencia con advertencias de parámetros y cálculos de rendimiento adaptados a los requisitos de tu proveedor.

También se proporcionan estimaciones verificadas en banco de trabajo del ganancia de lazo y del desempeño transitorio bajo para completar su diseño. Además, al final, el circuito de aplicación puede ser utilizado para la simulación en tiempo real usando el simulador LTspice de Power by Linear de Analog Devices.

Además, la herramienta ofrece muchas características de referencia de diseño, incluyendo una biblioteca incorporada de componentes de potencia, referencias de diseño de disposición y un resumen de diseño que detalla el costo total, el tamaño de la solución y un análisis de esfuerzo de tu diseño final. Vamos a repasar un ejemplo rápido para ver el flujo de diseño de la herramienta LTpowerCAD y algunas de las principales funciones que ofrece esta poderosa herramienta. En este ejemplo, necesitamos una fuente que soporte un voltaje de salida de 1.5 voltios a 10 amperios desde una entrada nominal de 12 voltios.

Para esta aplicación popular, vemos que hay bastantes partes para elegir. Vamos a seleccionar una parte del tipo controlador y optar por el regulador buck LTC3851A. Todos los parámetros deseados que ingresamos se introducen automáticamente en nuestro diseño. Estos valores aún se pueden ajustar reescribiendo los valores en las celdas azules.

Las celdas amarillas contienen referencias en los valores calculados específicos de la pieza. LTpowerCAD está diseñado con una interfaz esquemática fácil de usar. Las celdas amarillas contienen valores calculados basados en nuestras selecciones de parámetros y componentes. Las celdas azules te permiten ajustar tus selecciones de componentes. En este ejemplo, la herramienta de diseño ya ha calculado la corriente RMS de entrada, la corriente de rizado del inductor, el voltaje de rizado de salida, la resistencia de ajuste de voltaje de retroalimentación, etcétera.

Si se ingresa un valor no deseado, aparecerán advertencias rojas para indicar valores incorrectos de los componentes. De este modo, puedes determinar si cumplen con los requisitos de tu aplicación y las especificaciones de los componentes externos que planeas utilizar. Por ejemplo, si aún no se cumplen los requisitos de ondulación de tu voltaje de salida, puedes modificar los parámetros de diseño de manera adecuada en cualquier momento.

Para su referencia futura, haga clic en ver ejemplo de diseño para ver un diseño recomendado de la sección de potencia para la capa superior de su PCB. En la pestaña de Estimación y Desglose de Pérdidas, el programa estima la eficiencia y el desglose de pérdidas de las diversas fuentes de pérdida de su diseño.

Cada biblioteca de componentes incluye una amplia gama de componentes integrados. La biblioteca se puede actualizar para que el usuario agregue sus propios componentes. También hay enlaces disponibles en la biblioteca para visitar las páginas de búsqueda de partes o de información de proveedores de componentes populares. La pestaña de estimación de pérdidas incluye curvas de eficiencia y pérdida de energía en función de la corriente de carga, así como un gráfico que muestra la distribución de las diversas pérdidas en el sistema.

LTpowerCAD también estima la ganancia de lazo para ayudar a determinar el desempeño del lazo y las transitorios de carga.

Las condiciones de operación y los valores de los componentes de compensación son ajustables con resultados en tiempo real, lo que te permite perfeccionar tu diseño. Además del gráfico de ganancia del bucle, también está disponible una selección de gráficos de frecuencia e impedancia para observar la contribución de las diferentes etapas del bucle.

Cuando estés satisfecho con tu diseño inicial, puedes analizar su funcionamiento con más detalle exportándolo para ejecutar una simulación en tiempo real del circuito en LTspice. Por supuesto, la verificación en el banco de pruebas es indispensable para tener en cuenta todos los factores de tu diseño. Como hemos visto, LTpowerCAD es una herramienta intuitiva y poderosa para crear un buen punto de partida en el que basar tu diseño.

Le permite ahorrar tiempo y esfuerzo en los primeros pasos para completar su aplicación con los micromódulos y reguladores DC-DC monolíticos de Analog Devices' Power by Linear. LTpowerCAD es una descarga gratuita disponible en nuestro sitio web.