【解決方案】LTpowerPlanner電源設計工具

作者  Henry Zhang

現代電子系統的複雜性越來越高。系統板上可以有大量的電源軌和電源解決方案。在選擇或設計每個單獨的電源之前，系統硬體工程師首先需要了解系統電源需求，然後相應地構建系統電源樹，以優化電源管理系統的效率、尺寸和成本。

 

LTpowerPlanner®程式是一個系統級框圖工具，可幫助系統設計人員規劃、設計和優化電源管理系統。它提供“圖形使用者介面”（GUI），使用上更加直觀，可大大簡化系統級設計任務。

 

LTpowerPlanner工具可幫助使用者：

  • 繪製「電源樹」型系統框圖

  • 計算/估計系統總輸入功率、輸出功率、功率損耗、效率和PCB尺寸

  • 比較不同的電源架構以實現系統級優化

  • 與LTpowerCAD電源設計工具和LTspice電路模擬工具連接

  • 簡便且直觀地記錄和展示系統解決方案

 

LTpowerPlanner III設計工具在Microsoft Windows PC上運行。它可以在LTpowerCAD GUI程式的“LTC工具箱”中找到，該程式可在https://reurl.cc/rZYyrb 免費下載。

 

首先，以下是使用LTpowerPlanner設計工具的三個基本步驟。

 

第 1 步。繪製系統電源樹

安馳科技LTpowerPlannerADI

圖1.繪製系統電源樹

 

上圖1顯示了使用LTpowerPlanner工具繪製簡單系統電源樹的示例。電源樹中的關鍵元件有三種類型：輸入電源、電源轉換器和負載設備。電源元件只有輸出端子，負載元件只有輸入端子。對於每個轉換器元件，左側端子為電源輸入端子，右側端子為電源輸出端子。轉換器元件可以有多個輸出軌來表示多通道電源。同樣，負載元件可以有多個輸入軌。

使用者可以先放置這些元件，然後從左到右用電源線連接元件，這是預設的電流/功率流向。

 

 

第 2 步。更新元件參數

LTpowerPlanner 部件是通用元件。用戶可以單擊每個元件以在其「屬性」視窗中更新其關鍵功率參數，例如輸入電壓範圍、輸出電壓、最大負載電流等。使用者還需要輸入每個功率轉換器元件的預期效率和估計尺寸，以進行系統計算。

安馳科技LTpowerPlannerADI

圖2.更新轉換器的關鍵參數

 

第 3 步。運行系統計算

使用者完成電源樹並更新所有關鍵參數后，他/她可以運行系統計算。根據為每個元件輸入的參數，程式計算並在其螢幕上的「摘要報告」中顯示以下值：系統總輸入功率、輸出功率、功率損耗、效率和轉換器面積的總和。如下圖3所示，每個元件端子還顯示其輸入或輸出電壓和電流。每個轉換器的效率和功率損耗顯示在轉換器下方。還顯示了每個負載和電源的功率水準。該GUI介面確實為工程師提供了非常直觀的系統電源樹顯示。

安馳科技LTpowerPlannerADI

圖3：運行系統計算
 

此外，LTpowerPlanner工具可用於比較不同的電源架構，以實現最佳的系統解決方案。下面的圖 4 顯示了比較選項 A 和 B 中兩個略有不同的電源樹的簡單範例。在這種情況下，LTpowerPlanner工具表明，一個小的架構變化可以快速提高系統效率。

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圖 4：比較兩種略有不同的系統架構

 

LTpowerPlanner工具可用於繪製更複雜的系統。圖 5 給出了一個範例。本例中顯示了多輸出電源轉換器和多輸入負載。具有相同電壓的多個輸出端子也可以與均流並聯。還有電阻元件可用於表示壓降和功率損耗。請參閱LTpowerPlanner使用者指南，瞭解所有高級特性和功能的詳細資訊。

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圖5.FPGA 電源樹示例

 

雖然LTpowerPlanner程式是一個通用的系統工具，但使用者還可以將電源轉換器連結到由功能強大的LTpowerCAD電源設計工具和LTspice電路模擬工具生成的現有設計和模擬檔。為此，在轉換器的「屬性」 視窗中，使用者需要將轉換器連結到其PC磁碟上的特定檔。建立連結后，使用者可以直接從LTpowerPlanner GUI打開連結的LTpowerCAD設計檔或LTspice模擬檔。此功能提供了一種方便、系統的方式來組織電源管理系統的所有設計檔。

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圖6.連結到 Exisitng LTpowerCAD 和 LTspice 檔

總之，LTpowerPlanner III設計工具可以幫助系統工程師以非常有效和直觀的方式設計和優化電源管理系統。根據使用者的輸入，該工具計算系統的總輸入功率、輸出功率、功率損耗、效率和尺寸。系統設計人員可以使用此工具繪製、設計、比較和優化電力系統樹。此工具還提供了一種很好的方法來記錄和呈現系統電源架構。

Author

Henry ZhangADIHenry Zhang

Henry Zhang是ADI公司的Power by Linear™應用總監。他於1994年獲得中國浙江大學電氣工程學士學位，並分別於1998年和2001年獲得弗吉尼亞州布萊克斯堡州立大學弗吉尼亞理工學院電氣工程碩士和博士學位。自2001年以來，他一直在凌力爾特（現為ADI的一部分）工作。

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