圖 1：“有時做個正常人更好”。

Surinder P. Singh繪制的漫畫和Kush Kaur的

圖形藝術作品。

極端環(huán)境下的電源設計

電源將電壓從一個值轉(zhuǎn)換為另一個值。輸入電壓通常是個范圍，通常以標稱電壓為中心。然而，有些應用在標稱值周圍有一個不對稱的范圍。例如，假設源電壓的標稱值為12伏。在這種情況下，電源設計人員可出于對系統(tǒng)和應用的考慮，將電源輸入電壓范圍設計為(例如)10至14伏。

考慮連接電池的汽車電源設計：汽車電池的標稱電壓為12伏。在冷啟動期間，電池電壓可能下降到3伏或6伏。在負載突降期間，電池電壓可能高達28或36伏。這些嚴重的極端情況在標稱電壓周圍是不對稱的。汽車電源系統(tǒng)的設計人員知道，這些極端情況只是瞬態(tài)的。雖然電源設計需要在極端情況下承受和運作，但仍需要對標稱電壓下的情況進行優(yōu)化。在這些情況下，WebDesigner Power Supply工具可助您使用標稱電壓進行選擇和設計。

WebDesigner Power Supply

采用標稱輸入電壓

讓我在WebDesigner Power Supply工具中演示這電源設計。從INPUTS選項卡開始，輸入輸入電壓的最小值和最大值：將Vin min設為6伏，Vin max設為36伏。點擊標有“可選參數(shù)”的可折疊標簽，將其展開，并輸入12伏的標稱電壓，如圖2所示。您可看到，輸入電壓范圍在標稱電壓周圍并不對稱：輸入的下限是低于標稱電壓6伏(12-6=6伏)，上限是高于標稱電壓24伏(36-12=24伏)。

圖 2：WebDesigner Power Supply工具的INPUT

屏幕。在可選參數(shù)區(qū)域中輸入標稱輸入電壓。

設置輸出電壓為3.3伏，輸出電流為3安培。點擊 “CALCULATE DESIGNS”按鈕，進入SELECT屏幕，這里列出了各種電源方案，如圖3所示。這個屏幕顯示了設計的關鍵方面--計算出的能效和IC結(jié)溫，以及估計的物料單(BOM)成本、BOM數(shù)量和占位。表的底部有一個注釋，“*工作值是按標稱輸入電壓(12 V)計算的”，告知用戶所有的工作值都是標稱值，而不是輸入電壓范圍的最壞情況。

圖 3：WebDesigner Power Supply工具的SELECT

屏幕。顯示了在給定輸入輸出條件的所有設計。

顯示在標稱輸入電壓下的方案性能并進行排名。

雖然列出的設計考慮到了最小值和最大值，但設計結(jié)果、選擇和產(chǎn)品排名是基于標稱電壓結(jié)果。讓我們更深入研究一下。

我們的應用是汽車，所以我們點擊“IC功能”下拉菜單，勾選“符合車規(guī)”，顯示NCV891330PD33R2G為選項，如圖4所示。要進入設計，點擊迷你示意圖或右邊的SELECT按鈕。

圖4：WebDesigner Power Supply工具的SELECT

屏幕，這里只展示篩選出的符合車規(guī)的方案。

您會看到DESIGN選項卡下面的子選項卡SCHEMATIC、OPERATING VALUES和CHARTS(見圖5和6)。列出的是標稱輸入電壓下的工作值(在我們的例子中是12伏)。這有利于使設計人員更少關注工作的極端情況，而更關注在標稱輸入電壓下的性能優(yōu)化，但設計必須生存和運行除外。工作值來自于電源的精密數(shù)學模型，以迭代自洽的方式計算。

圖5：WebDesigner Power Supply中的DESIGN

選項卡顯示原理圖

圖6：WebDesigner Power Supply中的DESIGN

選項卡顯示工作值，基于標稱輸入電壓計算。

點擊子選項卡CHART。在圖7中，您可看到圖表繪制了三種輸入電壓條件：最小、標稱和最大電壓。由于最大值和最小值在標稱值周圍不對稱，所以曲線也是不對稱的。最大輸入電壓下的能效為65%，而最小輸入電壓下的能效為76%；在標稱值下，能效為75%，更接近輸入最小值的情況。然而，正如所討論的那樣，設計人員并不過于關注這些數(shù)值，因為電路處于極端情況下的時間很少。設計在標稱電壓下工作的時間占絕大多數(shù)，這讓設計人員在選擇設計和關注標稱輸入電壓方面提供了寶貴的啟示。

圖7：WebDesigner Power Supply中的DESIGN選項

卡顯示圖表。除了通常的最大值和最小值外，

圖表還繪制了標稱值。

假設在INPUT屏幕上沒有指定標稱電壓。在這種情況下，圖表是基于最大和最小的平均值的“標稱”電壓而計算(21 V=(6 36)/2伏)，而工作值基于最大電壓的最壞情況而計算(36伏)。這些都不是用戶特別關注的。SELECT屏幕根據(jù)最壞情況(Vin max=36伏)的性能而不是標稱電壓對設計進行排名。作為練習，您可在不指定標稱電壓的情況下重復上述操作，看看結(jié)果有什么不同。

// 總結(jié) //

走出您的舒適區(qū)；考慮常態(tài)。

雖然在某些情況下，極端設計至關重要，但在其他情況下，針對標稱用例進行設計更為重要。下次設計電源時，您可針對極端情況進行設計，但可使用WebDesigner Power Supply工具優(yōu)化基于標稱電壓的設計。

如果對新的WebDesigner Power Supply工具有任何問題、評論或需要幫助，請發(fā)電郵給我們：design.tools@onsemi.com。