LTpowerCAD II: 스위칭 레귤레이터를 위한 설계 도구

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안녕하세요, 제 이름은 샘 영(Sam Young)이며, 아날로그 디바이스(Analog Devices)의 Power by Linear에서 전력 제품 응용 엔지니어로 일하고 있습니다. 오늘은 아날로그 디바이스의 Power by Linear 마이크로모듈 및 단일체 DC-DC 레귤레이터 제품을 사용하여 애플리케이션 회로를 설계하는 데 도움을 주는 강력한 도구인 LTpowerCAD 설계 도구 프로그램을 소개하고자 합니다.

스위칭 전원 공급 장치를 설계하는 것은 경험이 부족한 엔지니어에게 특히 도전적이고 시간이 많이 걸리는 작업일 수 있습니다. 경험이 많은 엔지니어라 하더라도 부품 값 조정과 계산 반복이라는 시간 소모적인 과정을 피할 수 없습니다. 게다가 데이터 시트에 제공된 사양과 지침이 있다 하더라도 적절한 루프 보상 및 낮은 과도 성능과 같은 측면은 일반적으로 추정하기가 쉽지 않습니다.

LTpowerCAD 설계 도구는 이 작업을 간소화해줍니다. 이 도구는 설계를 최적화하기 위해 필요한 주요 성능 추정치를 제공합니다. 이 강력한 도구는 전력 스테이지부터 피드백 루프 최적화에 이르기까지 전체 설계 과정을 안내하여 설계 시간과 노력을 줄여줍니다.

LTpowerCAD는 사용자 친화적인 회로도 인터페이스를 갖춘 Microsoft Excel 기반 프로그램입니다. 무료 다운로드는 Analog Devices의 Power by Linear 웹사이트(www.analog.com)에서 받을 수 있습니다. 이 프로그램은 응용 요구 사항에 맞는 적합한 LTC 제품을 선택하는 데 도움을 주며, 공급업체 요구 사항에 맞춘 성능 계산과 매개변수 경고를 포함한 전력 단계 구성 요소 값 추천을 제공합니다.

벤치에서 검증된 루프 이득 및 낮은 과도 성능 추정치 또한 제공되어 설계를 완성할 수 있습니다. 마지막으로 애플리케이션 회로는 Analog Devices의 Power by Linear의 LTspice 시뮬레이터를 사용하여 실시간 시뮬레이션에 활용될 수 있습니다.

또한, 이 도구는 내장된 전력 구성 요소 라이브러리, 레이아웃 참고 자료, 그리고 최종 설계의 전체 비용, 솔루션 크기, 스트레스 분석을 자세히 설명하는 설계 요약을 포함한 다양한 디자인 참조 기능을 제공합니다. LTpowerCAD Tool의 설계 흐름과 이 강력한 도구가 제공하는 주요 기능 중 일부를 알아보기 위해 간단한 예제를 살펴보겠습니다. 이 예제에서는 12볼트의 기준 입력에서 1.5볼트 출력 전압과 10암페어를 지원하기 위한 전원을 필요로 합니다.

이 인기 있는 애플리케이션의 경우 선택할 수 있는 부품이 상당히 많다는 것을 볼 수 있습니다. 컨트롤러 유형 부품을 선택하고 LTC3851A 버크 레귤레이터를 사용해 보겠습니다. 우리가 입력한 모든 원하는 매개변수는 자동으로 디자인에 입력됩니다. 이러한 값은 파란 셀의 값을 다시 작성하여 여전히 조정할 수 있습니다.

노란색 셀은 부품에 특화된 계산 값의 참조를 포함합니다. LTpowerCAD는 사용하기 쉬운 스케매틱 인터페이스로 구성되어 있습니다. 노란색 셀은 파라미터와 부품 선택에 기반한 계산 값을 포함합니다. 파란색 셀은 부품 선택을 조정할 수 있도록 합니다. 이 예에서는 설계 도구가 이미 입력 RMS 전류, 인덕터 리플 전류, 출력 리플 전압, 피드백 전압 설정 저항 등등을 계산했습니다.

원하지 않는 값이 입력되면 적색 경고가 나타나 부적절한 부품 값에 대한 경고를 표시합니다. 이를 통해 사용자 애플리케이션 요구 사항 및 사용할 외부 부품의 등급을 충족하는지 확인할 수 있습니다. 예를 들어, 출력 전압 리플 요구 사항이 아직 충족되지 않은 경우 언제든지 설계 매개변수를 적절히 수정할 수 있습니다.

나중에 참조할 수 있도록, 권장되는 PCB 상단 레이어의 전력 섹션 레이아웃을 보려면 "레이아웃 예제 보기"를 클릭하십시오. 손실 추정 및 분석 탭에서는 설계의 다양한 손실 소스에 대한 효율성과 손실 분석을 프로그램이 추정합니다.

각 구성요소 라이브러리에는 광범위한 내장 구성요소가 포함됩니다. 사용자가 자체 구성요소를 추가할 수 있도록 라이브러리를 업데이트할 수 있습니다. 인기 있는 구성요소 공급업체의 부품 검색 또는 정보 페이지를 방문할 수 있는 링크도 라이브러리에 제공됩니다. 손실 추정 탭에는 부하 전류에 따른 효율성과 전력 손실 곡선뿐만 아니라 시스템 내 다양한 손실의 구성을 보여주는 차트도 포함됩니다.

LTpowerCAD는 또한 루프 게인을 추정하여 루프 및 부하 과도 성능을 결정하는 데 도움을 줍니다.

운용 조건과 보상 구성 요소 값 입력은 실시간 결과와 함께 조정 가능하여 설계를 정밀하게 조율할 수 있습니다. 루프 이득 플롯 외에도 주파수 및 임피던스 플롯을 선택할 수 있어 루프의 각 단계가 미치는 영향을 확인할 수 있습니다.

초기 설계를 만족스럽게 완료한 후에는 LTspice로 내보내 회로의 실시간 시뮬레이션을 실행하여 동작을 더 자세히 확인할 수 있습니다. 물론 설계의 모든 요소를 고려하기 위해 실제 벤치 테스트는 필수적입니다. 앞에서 보았듯이, LTpowerCAD는 설계를 시작할 수 있는 훌륭한 기반을 만드는 데 있어 사용자 친화적이고 강력한 도구입니다.

Analog Devices의 Power by Linear 마이크로모듈 및 모놀리식 DC-DC 레귤레이터를 사용하여 애플리케이션을 완료하는 초기 단계에서 시간과 노력을 절약할 수 있습니다. LTpowerCAD는 당사 웹사이트에서 무료로 다운로드할 수 있습니다.