電源設(shè)計(jì)工程師以往在設(shè)計(jì)一款電源時(shí)，選型和電路設(shè)計(jì)與評(píng)估會(huì)占用大量時(shí)間。由于電源設(shè)計(jì)會(huì)牽扯到EMI、效率、性能及成本等方方面面，再加上設(shè)計(jì)周期的不斷縮減，因此工程師很難有充分的時(shí)間選擇一款最適合自己的產(chǎn)品。

盡管有離線的各類強(qiáng)大的評(píng)估工具及軟件，但離線工具相對(duì)復(fù)雜，且缺乏有效的及時(shí)更新。如今隨著云計(jì)算的興起，各大電源廠商都開發(fā)出基于網(wǎng)絡(luò)的在線設(shè)計(jì)工具，這可以大大簡化工程師在電源設(shè)計(jì)初期進(jìn)行選型及評(píng)估的時(shí)間，增強(qiáng)了工程師的設(shè)計(jì)效率。

以下我們選擇三家電源設(shè)計(jì)廠商的在線設(shè)計(jì)工具，以實(shí)際案例來評(píng)測一下各家的特點(diǎn)。

我們準(zhǔn)備做一款輸入85-265V、輸出5V/2A反激式電源，做一下橫向評(píng)測，本文只代表個(gè)人意見，考慮到具體應(yīng)用場合不同，還希望讀者可以親自嘗試。

羅姆在線設(shè)計(jì)工具

首先我們關(guān)注的是羅姆在線設(shè)計(jì)工具：ROHM AC/DC Designer。 

在羅姆官網(wǎng)導(dǎo)航欄依次點(diǎn)擊產(chǎn)品信息、IC、電源管理、AC/DC轉(zhuǎn)換器即可找到該工具。在下圖粉框位置輸入我們所需的參數(shù)，點(diǎn)擊Search按鈕，進(jìn)入下一步參數(shù)搜索。

顧名思義，既然是參數(shù)搜索，用戶可以選擇輸入自己的篩選條件，得到更精準(zhǔn)的目標(biāo)設(shè)計(jì)，也可以選擇不輸入任何參數(shù)，給自己更多的選擇空間。

繼續(xù)向下瀏覽，可看到根據(jù)參數(shù)設(shè)置、篩選條件過濾出來的符合條件的器件列表，選擇滿足你設(shè)計(jì)需求的器件。為此，我們選擇一款帶過壓保護(hù)（重啟）的器件 BM2P014，點(diǎn)擊列表中的紅色按鈕，彈出下圖所示對(duì)話框，繼續(xù)點(diǎn)擊Design按鈕，即可獲得設(shè)計(jì)結(jié)果。

設(shè)計(jì)結(jié)果默認(rèn)以原理圖展示給用戶，用戶可根據(jù)自己需求選擇“計(jì)算重置”、“BOM列表”、“變壓器規(guī)格書”、“設(shè)計(jì)結(jié)果”、“下載設(shè)計(jì)選項(xiàng)”，查看并下載相應(yīng)的文檔，輔助設(shè)計(jì)。

總結(jié)一下，使用羅姆在線設(shè)計(jì)軟件的整體感受：操作便捷，簡單幾步就可以生成一個(gè)外圍元件簡潔的設(shè)計(jì)方案，用戶結(jié)合數(shù)據(jù)手冊(cè)能設(shè)計(jì)出穩(wěn)定可靠的電源。

TI WEBENCH

接下來，我們來體驗(yàn)TI WEBENCH? Power Designer。

WEBENCH相對(duì)而言比較容易找到，通過TI官網(wǎng)導(dǎo)航欄，依次點(diǎn)擊設(shè)計(jì)資源、WEBENCH Power Designer，即可進(jìn)入設(shè)計(jì)界面。需要注意的是：使用該工具，用戶需要提前注冊(cè)myTI 賬號(hào)。

與羅姆工具在產(chǎn)品頁不同，WEBENCH擁有獨(dú)立的工具界面，通過左側(cè)導(dǎo)航欄，可以方便地進(jìn)行語言切換。

在左上角輸入欄中，選擇電源類型為AC，根據(jù)設(shè)計(jì)需求設(shè)置參數(shù)：輸入電壓范圍、輸出電壓、輸出電流，同時(shí)在設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)里，根據(jù)具體應(yīng)用場合選擇平衡、低成本、高效率、小尺寸，然后點(diǎn)擊VIEW DESIGNS按鈕即可進(jìn)入設(shè)計(jì)結(jié)果頁。

根據(jù)我們的設(shè)計(jì)需求，我們得到了114個(gè)參考設(shè)計(jì)，從中選擇了如下方案：效率82.8%、Flyback、UCC28740的方案。

在元器件信息提供方面，WEBENCH很友好，用戶通過點(diǎn)擊原理圖中任何一個(gè)元件，都可以看到詳細(xì)的參數(shù)與規(guī)格，同時(shí)還提供了替代選項(xiàng)，用戶可以找到其他半導(dǎo)體廠商的替代器件。

最后，點(diǎn)擊導(dǎo)出，可以輸出我們所需方案的原理圖、BOM、圖和運(yùn)行值，輔助設(shè)計(jì)。

總結(jié)一下，使用TI WEBENCH的總體感受：設(shè)計(jì)方案比較人性化，標(biāo)識(shí)明確，容易上手。用戶設(shè)計(jì)一款符合要求的開關(guān)電源相對(duì)容易一些；原理圖元件參數(shù)提供的非常詳細(xì)，可以讓用戶很明確地知道每個(gè)器件的參數(shù)指標(biāo)。輸出設(shè)計(jì)文檔還有測試數(shù)據(jù)，例如：電流與溫升，輸出電流與效率，輸出電流與占空比曲線圖，非常完善；設(shè)計(jì)案例非常多，可選擇空間也大。

PI Expert

最后，我們來體驗(yàn)下 PI Expert。由于PI 本身專注于開關(guān)電源方案，所以用戶在PI首頁即可找到該設(shè)計(jì)工具，且中英文雙語界面，讓用戶使用起來更方便。需要注意的是：使用該工具，用戶需要提前注冊(cè)PI 賬號(hào)。

我們點(diǎn)擊開始設(shè)計(jì)，即可進(jìn)入設(shè)計(jì)界面。

左邊第1部分是器件列表，用戶可以根據(jù)對(duì)PI產(chǎn)品的熟悉程度選擇產(chǎn)品系列。中間第2部分是功能篩選，用戶可以根據(jù)自己應(yīng)用場景讓系統(tǒng)推薦設(shè)計(jì)方案。右側(cè)第3部分是開啟后續(xù)PI Expert設(shè)計(jì)工具按鈕。右側(cè)第4部分是”PI XLS”高頻變壓器設(shè)計(jì)按鈕。下面我們以PI TinySwitch系列為例，點(diǎn)擊PI Expert開啟我們的設(shè)計(jì)。

第一步，設(shè)置選項(xiàng)

方框里面參數(shù)用戶可以自主選取的，我們選擇DIP封裝、頻率為132kHz的、適配器類型（這樣做為了適應(yīng)散熱不暢或者高溫環(huán)境，用戶可根據(jù)需要選擇開放式設(shè)計(jì)）、反饋方式為次級(jí)TL431，點(diǎn)擊“next”在彈出的頁面設(shè)置一下輸入電壓，我們選擇通用。繼續(xù)下一步。

接下來，進(jìn)入輸出電壓設(shè)置界面，點(diǎn)擊“ADD“按鈕，彈出對(duì)話框，用戶能夠設(shè)定輸出電壓、電流參數(shù)、輸出電壓精度，該部分可以允許多路輸出電壓，方便多輸出電壓用戶使用。在下方還可以設(shè)置總峰值功率、工作模式、連續(xù)功率等，在這里我們選擇CV模式，點(diǎn)擊”NEXT”進(jìn)入下一步。

在設(shè)計(jì)設(shè)置界面，設(shè)置設(shè)計(jì)名稱、默認(rèn)元件集、起始項(xiàng)、屏蔽層（默認(rèn)不含屏蔽）和單位（默認(rèn)美規(guī)）。

點(diǎn)擊“finish“之后彈出TinySwitch系列一共有六個(gè)解決方案

“OK“確認(rèn)之后彈出六個(gè)方案如下：

我們選擇第一個(gè)方案并確認(rèn)。

彈出界面比較簡潔的，原理圖放大縮小可以通過鼠標(biāo)滾輪實(shí)時(shí)放大縮小。

左測“1“欄為參數(shù)設(shè)置框，如：輸入輸出電壓修改、變壓器設(shè)計(jì)、鉗位吸收電路的設(shè)計(jì)、輸入輸出濾波電路、環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)等等，用戶可以根據(jù)自己情況進(jìn)行配置。如下圖所示，是鉗位電路的設(shè)計(jì)修改。

我們點(diǎn)擊鉗位電路之后彈出界面，用戶可以很方便的選擇鉗位電路的吸收方式。我們選擇“RCD吸收“方式，原理圖迅速跟隨變化，且原理圖變壓器的引腳也有編號(hào)。

中間部分包含原理圖、設(shè)計(jì)結(jié)果、電路板布局、BOM，變壓器構(gòu)造以及設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。設(shè)計(jì)結(jié)果輸出有助于幫助用戶校對(duì)確認(rèn)設(shè)計(jì)參數(shù)。

PCB布局最大限度降低用戶設(shè)計(jì)難度，快速完成layerout的設(shè)計(jì)工作。

變壓器設(shè)計(jì)包含電特性原理圖，繞制結(jié)構(gòu)圖，繞組說明以及電特性測試規(guī)則等信息。

此外，在原理圖右側(cè)，PI還提供了相關(guān)器件的數(shù)據(jù)手冊(cè)、設(shè)計(jì)范例、應(yīng)用筆記等參考資料。右上方還有設(shè)計(jì)告警提示，可以實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題。最后我們點(diǎn)擊File下拉菜單，輸出設(shè)計(jì)結(jié)果。

接下來我們?cè)袤w驗(yàn)下PI Xls高頻變壓器設(shè)計(jì)功能。這個(gè)選項(xiàng)更加適合于有一定電源設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的用戶使用。對(duì)于變壓器設(shè)計(jì)中相關(guān)參數(shù)的更改更加簡單易行，讓設(shè)計(jì)者體會(huì)到“變壓器實(shí)時(shí)優(yōu)化所見即所得”的效果。

變壓器設(shè)計(jì)頁面分兩部分，左側(cè)第1部分是高頻變壓器參數(shù)設(shè)計(jì)菜單，可以對(duì)變壓器的物理參數(shù)進(jìn)行編輯，右側(cè)第2部分主體部分，主要對(duì)高頻變壓器電氣設(shè)計(jì)部分進(jìn)行調(diào)整。

比如,我們選擇“引腳分配選項(xiàng)”，用戶能夠編輯分配變壓器的引腳。

有時(shí)我們?yōu)榱擞懈玫腅MC表現(xiàn)，普通設(shè)計(jì)可能滿足不了我們要求，這時(shí)就需要加一層屏蔽層來進(jìn)一步提升高頻變壓器的特性。我們可以這樣做，選擇“屏蔽”彈出的選擇項(xiàng)勾選并確認(rèn)。

確認(rèn)之后變壓器就多出來了兩層屏蔽層，這對(duì)改善電磁兼容性是非常有利的。

右側(cè)主體部分是關(guān)于變壓器電氣參數(shù)設(shè)計(jì)方框，灰色部分需要用戶填寫，如果不填，系統(tǒng)會(huì)按照默認(rèn)值進(jìn)行設(shè)計(jì)。

本例電氣參數(shù)（AC-85-265V輸入：5V/2A輸出）剛好是我們想要的。這邊我們直接輸出變壓器參數(shù)。“變壓器構(gòu)造”詳細(xì)說明了高頻變壓器的電氣示意圖，繞制結(jié)構(gòu)圖，繞制制作說明，材料，電氣測試項(xiàng)等，所見即所得。

關(guān)于“變壓器參數(shù)”選項(xiàng)，反激式開關(guān)電源高頻變壓器有一個(gè)加工問題，PI也給了用戶一個(gè)明確的數(shù)據(jù)——?dú)庀叮@個(gè)參數(shù)一般設(shè)計(jì)在0.1-0.3mm區(qū)間比較合適，主要是防止磁飽和以及用于調(diào)整初級(jí)繞組電感量。小于0.1mm氣隙太小不好制作出來，氣隙太大磁芯磁阻增加，變壓器效率降低，還容易起引起音頻噪聲等。

“PIXLs 表”主要描述在全電壓范圍內(nèi)的負(fù)載曲線

附件有本例變壓器設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸出。

綜上所述，我們也歸納一下PI Expert的體驗(yàn)感受。極其詳細(xì)的設(shè)計(jì)流程賦予了工程師極大的設(shè)計(jì)靈活性。會(huì)產(chǎn)生與最終設(shè)計(jì)更加接近的原始設(shè)計(jì)。甚至可以直接利用其產(chǎn)生的變壓器、BOM、原理圖文件進(jìn)行樣機(jī)制作。正如PI官方的宣傳口號(hào)：您只需確定優(yōu)先次序，效率、性能和成本的優(yōu)化請(qǐng)交給PI Expert。PI給予了工程師最大的優(yōu)化靈活性，支持可調(diào)參數(shù)范圍，可以選擇按成本、效率、磁芯體積或熱性能來確定優(yōu)化的優(yōu)先次序。具體設(shè)計(jì)則由PI根據(jù)多年來所積累的電源know how自動(dòng)計(jì)算。

除此之外，PI Expert允許用戶對(duì)優(yōu)化引擎進(jìn)行限制，以按照用戶的喜好根據(jù)某些特定參數(shù)值的范圍進(jìn)行優(yōu)化。舉例來說，該功能在用戶想使用引擎給出的功率值，但需在設(shè)計(jì)過程中作出謹(jǐn)慎決定時(shí)，就非常有用。例如，可以要求引擎檢驗(yàn)優(yōu)化路線，但將VOR和/或KP限定為一個(gè)特定值。引擎將檢驗(yàn)多個(gè)迭代設(shè)計(jì)，根據(jù)強(qiáng)加的限制條件提供最佳解決方案。當(dāng)然在有些情況下，如果對(duì)引擎施加過多的限定條件，有可能造成引擎優(yōu)化不出所希望的優(yōu)化結(jié)果。

總結(jié)

整體而言，三家廠商在線設(shè)計(jì)工具都能大大助力電源設(shè)計(jì)開發(fā)，縮短設(shè)計(jì)周期，并依托各自豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提供了諸多當(dāng)下流行的、靠譜的電源設(shè)計(jì)方案。尤其是PI，不僅兼顧到了初級(jí)工程師的設(shè)計(jì)體驗(yàn)，提供了完善的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)還為資深電源工程師開放了所有元件的編輯接口，支持定制化設(shè)計(jì)。希望這些在線設(shè)計(jì)工具可以幫助工程師們進(jìn)行有效快捷的產(chǎn)品選型及評(píng)估，真正縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期。