Návrh impulzných napájacích zdrojov v programe LTpowerCAD II

Firma Linear Technology ponúka na stránkach www.linear.com zaujímavý program na návrh impulzných napájacích zdrojov pod názvom LTpowerCAD II. Veľkou výhodou je veľmi rýchly návrh zdroja a veľké množstvo údajov o vlastnostiach zdroja spojené s možnosťou zisťovať vplyv zmeny hodnôt súčiastok na vlastnosti zdroja.

Návrh zdroja začíname kliknutím na Start New Design na úvodnej strane programu. Keď chceme otvoriť predchádzajúce návrhy zdrojov, klikneme na Open Existing Design. Pod Help sa nachádza sprievodca programom. LTC Sales Contacts obsahuje zoznam obchodných zastúpení LT na celom svete. LTC Toolbox obsahuje dva programy, jeden na výpočet a návrh odporového deliča – Resistor Divider a druhý na výpočet odporu a indukčnosti medených vodičov rôznych tvarov a veľkostí – Copper RL Calculator.

Sync Release slúži na doplnenie databázy obvodov firmy LT, ktoré sa dajú použiť v programe LTpowerCAD. Veľkou výhodou je aj to, že firma Linear Technology má vlastný simulačný program LTspice IV, v ktorom môžeme simulovať všetky zdroje navrhnuté programom LTpowerCAD II.

Po aktivovaní záložky Start New Design sa nám otvorí okno, kde v časti Convertor Specification môžeme voliť schému zapojenia – Converter Topology (All, Buck, Boost a BuckBoost – zvolili sme Buck a typ obvodu, ktorým chceme zdroj realizovať) a Converter Type (All, Monolitic, uModule a Controller – zvolili sme All).

Zadáme minimálne vstupné napätie (Min. Input Voltage) 6 V, menovité vstupné napätie (Nom. Input Voltage) 7 V a maximálne vstupné napätie (Max. Input Voltage) 8 V.

Potom zvolíme počet výstupov (Num. of Outputs Rails), kde môžeme nastaviť 1, 2, 3 alebo 4 výstupy. Zvolili sme dva výstupy, pri ktorých zadáme prvý výstup (Output Rail 1) Vout 3,3 V a Iout 2 A a druhý výstup (Output Rail 2) Vout 5 V a Iout 1 A.

V časti Find Part označíme Go. Dolu sa objaví ponuka vhodných obvodov na realizáciu zdroja. Kliknutím ľavým tlačidlom myšky označíme napríklad obvod LTC3633A-2. V riadku, ktorý patrí zvolenému obvodu, nájdeme základné parametre a to, či obvod umožňuje realizovať funkcie v časti Optional Features. Farba riadka sa zmení na modrú. Pod Design Tool je logo firmy LT, na ktoré klikneme, čím spustíme návrh zdroja.

Na obr. 1 je úplná schéma zapojenia impulzného zdroja, v ktorej sú informácie o hodnotách súčiastok a hodnoty obvodových veličín v danom bode schémy. Napríklad na výstupe Vo1 sú hodnoty Vout1 Prog 3,32 V, Vout1 Ripple (pk-pk) 22,6 mV a ΔVo1ripple (pk-pk) / Vo1 ± ± 0,3 %. Pri kondenzátore Cb1 sú tieto hodnoty: Output Bulk C 330 μF, ESR 9 mΩ a ESL 2 nH.

Obr. 1 Úplná schéma zapojenia zdroja

Po kliknutí na záložku Loss Estimate & Break Down sa zobrazí závislosť účinnosti a stratového výkonu od zaťažovacieho prúdu. Ukazovateľom Estimate môžeme meniť vstupné napätie od 6 V do 8 V. Zmena napätia sa okamžite prejaví v grafe (obr. 2a) aj v okienkach pod Rail Total Power Loss @ Full Load. V okienku Cursors sú zobrazené veličiny, ktorých veľkosť závisí od polohy kurzora v grafe.

Obr. 2 Graf závislosti zosilnenia a fázy od frekvencie, účinnosti a výkonovej straty

Keď klikneme na záložku Loop Comp. & Load Transient, objavia sa grafy – Rail#1 (3,32 V) Loop Gain (obr. 2b) a Rail#1 (3,32 V) Load Transient (obr. 2c). V okne nastavíme hodnoty súčiastok Cff, Cflt, Cth, Rth, Cthp, ktorých zmena sa okamžite prejaví v príslušnom grafe. Dolu v časti Plots môžeme zisťovať vplyv zmien vstupného napätia na priebeh grafov. V časti Cursors sa objavujú údaje v závislosti od toho, na ktorom grafe pracujeme. V časti Load Step môžeme nastaviť vlastnosti záťaže. V okne For CCM Mode Only môžeme voliť zobrazenie Loop Gain, Feedback, Ith To Vout a Output Z. Kliknutím na záložku Power Design Summary sa otvorí okno, v ktorom sú vo forme tabuliek zobrazené všetky obvodové veličiny obidvoch zdrojov a zoznam súčiastok.

Program pre návrh impulzných napájacích zdrojov LTpowerCAD II je veľmi užitočný nástroj pre všetkých, ktorí potrebujú nástroj na rýchly návrh zdroja s jedným až štyrmi výstupmi. Celý program nájdete na webovych stránkach www.linear.com.