问候！我想谈谈一个很有趣的电子开发人员实用程序，我已经在我的专业活动中使用了很长时间了。Stage Designer工具来自Texas Instruments 的Power TM-来自“ mast hev”的仪器设置了电源设计器，转换器和电力电子设备。顾名思义，该实用程序旨在计算功率部件（功率级）的参数，还包括一些有助于解决相关问题的附加功能。
该实用程序的主要功能：
- 计算变频器的主要参数；
- 参数计算器反馈回路《回路计算器》；
- 计算MOSFET晶体管的损耗“ FET损耗”；
- 的电容计算“电容计算器” ;
- 阻尼链的计算“缓冲计算器”；
- 计算输出电压“ Output Scaling”的调节/稳定电路的参数；
- 转换器单元《单位转换器》。
变频器主要参数的计算
我们启动程序，然后看到以下拓扑：我们选择用于计算的拓扑。例如，我将选择一个有源钳位正激转换器。作为计算值，我介绍了我的一项开发的参数-DIN导轨上的DC / DC转换器。计算窗口如下所示：您可以在此处设置用于计算的输入参数并查看结果。在``设计值''区域中，要设置的参数，在``建议值''区域中，由程序推荐的参数，可以选择其值并输入到``选择值''区域中。在“计算值”区域中，由程序计算的值。此外，所有以黄色突出显示的电路元件均可单击。您可以在输入电压和负载电流的各种值下看到元件上电流和电压的形状以及主要参数：关于计算的一些注意事项：- 如果输入的值与建议的值不同，则计算出的值可能与所需的值不对应，而差异将以红色突出显示;
- . , «Inductance»;
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«Loop Calculator»
一个实用程序，用于分析转换器的稳定性/动态特性，建立幅度频率（AFC）和相位频率（PFC）特性。在“ 常规信息”部分中，输入要计算的转换器的初始参数。在“控制面板”部分中，选择了功率单元的类型和控制模式。例如，“ VMC Buck”是降压转换器，电压模式控制。“ CMC正转” -线性转换器，电流控制（电流模式控制）。在“ 补偿网络”部分中，选择了校正电路的类型，可通过单击“ COMP网络”按钮来查看电路本身。在“增益信息”部分中，定义了确定环路增益的参数，尤其是：- V ramp -PWM斜坡电压，PWM锯的幅度；
- G m-误差放大器跨导，OS放大器的特性/有源电导率的斜率，当在补偿电路中使用带电流反馈的放大器（跨阻放大器）时，给出该参数；
- R s-电流检测电阻，电流传感器电阻的电阻；
- A s-电流检测放大器增益，电流增益；
- 甲OL -误差放大器的开环增益，当OS是开放的误差放大器的增益;
- GBWP — Gain-bandwidth product — ( , );
- RP/RD — Optocoupler transfer ratio, ;
- Vslope — Slope compensation voltage/slope compensation multiplier (SLM), / . .
在“分量值”部分中，设置校正电路的参数；在“建议补偿值”部分中，设置程序建议的校正电路的参数值。在“ 极点和零点”部分中，计算传递函数的零点和极点。在“图形”部分中，您可以选择要构建的特征：- 转换器的功率部分（“增益功率级”，“相位功率级”）；
- 误差放大器（“增益误差放大器”，“相位误差放大器”）；
- 系统的全部特征（“总增益”，“总相位”）；
- 具有开放式OS的误差放大器（“增益误差放大器（开环）”）
应该注意的是，即使使用此实用程序，构造和分析传递函数的任务本身也不是简单的。如果有时间，我将另写一篇文章，并附有简短的手册和实际使用示例。MOSFET晶体管“ FET损耗”的损耗计算
该实用程序允许您评估转换器的MOSFET晶体管中的静态和动态损耗，当您从转换器的主计算窗口运行该实用程序时，初始数据（键上的电流和电压）将传输到“ 常规电路信息”部分。该地区“FET1”和“FET2”是完全一致的，这可以让你在损失方面比较两个不同的晶体管。让我们看一下计算示例。在我的开发中，我使用IRFI4227晶体管作为电源开关。我不会说即使在五年前（当开发IP时，以初始计算中的示例为例），它也是最佳选择，但是，这是因为该晶体管已经存在于企业数据库中，并已用于批量生产的产品，有库存。此外，对于该IP，价格目标相当严格，因此决定加热晶体管以使其适合铝制模块外壳中的晶体管，并且由于我想提供一种简单且技术含量高的组件，因此需要绝缘外壳中的晶体管。因此，例如，让我们将IRFI4227中的损耗与通过应用现代MOSFET可以实现的损耗进行比较。从计算中可以看出，在该电路中，按键上的最大电压为45V，因此我从英飞凌（Infineon）购得了60V晶体管型号IPA060N06NM5S，作为该行业的领导者之一。晶体管选择的多少与快门的“亮度”和通道电阻保持平衡。现在，您需要填写所需的参数。考虑IRFI4227晶体管的示例。打开数据表-我突出显示了计算中使用的参数：应该注意的是，在记录沟道电阻的值时要考虑到晶体温度的依赖性，温度选择为80°C。但是，缺少LH中的参数Q gs，Q g（th），V Miller，该怎么办？幸运的是，TI专家照顾了他们的工具的用户，并通过单击“信息”按钮找到了这样的提示：让我们转到LH中相应的时间表：这也是一个说明图：我们得到缺少的参数：Q gs = 24nC; Q g（th） = 15 nC; V 米勒 = 6.5V。最终的比较计算在下面的屏幕快照中显示。可以看出，较新的晶体管IPA060N06NM5S（也选择给定电压）的静态和动态损耗都比IRFI4227小几倍。但是，如果我谈论动态损失，我认为该计算仍应视为近似，估计的。造成这种情况的原因有很多，例如，尚不确切知道电路中存在哪些杂散电感，因此，可能不会考虑开关条件。第二是损失模型的高可变性。说，数据表中IRFI4227晶体管的参数V GS（th）尚未完全标准化，但范围为3.0-5.0V。因此，为了进行计算，我选择了4.0V的值，对于相同的值，我根据典型栅极电荷特性确定了参数Q g（th）。如果我们使用3V和5V的边界值，那么动态损耗将变化近一倍半。因此，我的建议是您可以并且应该考虑动态因素，特别是尽管Power Stage Designer Tool可以使您很快地做到这一点。但是，获得的数据必须用作估计值并通过测试确认。电容计算器
在此计算中有两个选项卡。首先是电容器电流共享。在这里，您可以计算电容器并联时的有效电流。当在转换器的输出端安装几个容量不同且具有不同ESR的电容器时，这很有用，并且有必要确定每个电流波纹将自己承担多少比例的电流纹波。第二个是用于AC / DC电源的大容量电容器。在其中，您可以在转换器的输入端计算所需的容量。假定没有有效的KKM，即在整流器之后的输入端立即安装了一个存储电容器。阻尼链的计算“缓冲计算器”
此计算中还有两个独立的选项卡。第一个是``用于整流器的RC缓冲器''，它允许您计算整流器的阻尼器RC电路的元件的值。我将在实践中演示其工作原理。触手可及的是我开发的开发板之一-PLC电源，25 W IP电源，拓扑-返回路径。作为整流二极管，MURD620并联使用了两个。因此，我们从输出整流二极管上完全去除了阻尼电路，并看到了这种电压形式：从波形可以看出，最大反向电压没有浪涌，但是次级绕组输出的电流结束后存在波动（转换器以间歇电流模式工作）。让我们看看使用此实用程序的技术是否可以抑制这些波动。拉伸来测量振荡频率：可以看出，该周期为575 ns，对应于1.74 MHz的频率。现在，我们在输出二极管上并联一个470pF电容器。这个意思从何而来？该技术的说明说，您需要采用比二极管过渡电容高几倍的电容。在这种情况下，振荡分别在几乎零电压下发生，根据电容对电压的依赖性（从数据表到二极管），我们得到的值为50pF，我有两个二极管，总电容为100pF，我们将该值乘以5。我从手头拿了一个470pF电容器。顺便说一句，电容器的电介质等级必须为NP0，或者在极端情况下为X7R。我们看一下电压的形状：振荡周期已经改变，类似地通过拉伸波形，我们测量到875 ns的周期，这对应于1.14 MHz的频率。输入获得的值：根据实用程序的建议，我安装了额定值为1000pF，250Ω的阻尼RC电路。获得了以下形式的电压：可以看出，振荡被抑制了。当然，您仍然需要检查电阻器中消耗了多少功率，但这是另一回事了。第二个选项卡是“反激式转换器的RCD缓冲器”。在其中，您可以计算反激式转换器的钳位RCD电路。计算输出稳压电路的参数“输出电压缩放”
在“输出电压电阻分压器”选项卡上，可以计算输出稳压电路的电阻分压器的参数。此外，可以指示应从哪一行选择电阻器E24，E48或E96。也可以设置参考电压源的允许偏差。在“动态模拟输出电压缩放”选项卡上，将计算出类似的电路，但对于通过模拟信号调节输出电压的情况。本节的第三个选项卡是“动态数字输出电压缩放”。允许您计算一组电阻来控制离散信号的输出电压。单位转换器
好吧，我认为这里没有评论。结论
像其他任何工具一样，Utility Power Stage Designer也可以解决一定范围的任务。不要以为它会立即使任何人成为电力电子专业开发人员。如果不了解电路中发生的过程，这几乎是不可能的。但是，该程序的功能可以大大简化开发人员的生活。例如，我使用此工具进行转换器拓扑的初步计算和选择。您可以仅花费几分钟时间来计算元件上的电流和电压，估算损耗，评估拓扑的适用性。这并不否认下一步就是进行完整，更详细的计算。希望这篇简短的评论对您有所帮助。该实用程序可在德州仪器（TI）网站上找到。有趣的发展！电源很酷。处理它。