網(wǎng)上仿真工具在LED驅(qū)動器設計中的應用
LED照明設計過程中,工程師們選好LED驅(qū)動器方案后,就可以開始具體的LED照明電路設計。這個電路設計過程并不輕松,涉及到確定具體的設計要求(如電壓、電流及LED數(shù)量等)、繪制應用電路圖、進行設計分析和確定最終物料單(BOM)等,需要工程師耗費相當多的時間和精力。
假如有一種簡單易用的網(wǎng)上設計仿真工具,可以讓工程師們坐在工作臺旁,就可以輕易地進行上述一系列工作。安森美半導體身為應用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應商,想工程師所想,與半導體產(chǎn)業(yè)網(wǎng)上設計方案供應商Transim Technology共同推出了交互式GreenPoint®網(wǎng)上設計仿真工具,用于高能效LED照明應用。
本文將簡要介紹這網(wǎng)上設計仿真工具的主要功能,以及工程師如何可以通過“找入口”、“定要求”、“審設計”、及“定BOM”等四個主要步驟,輕松地利用這工具進行LED照明設計,并大幅縮短開發(fā)時間,加快產(chǎn)品上市進程。
主要功能及當前支持的LED驅(qū)動器
這GreenPoint?設計工具提供交互式網(wǎng)上設計及驗證環(huán)境,幫助加速固態(tài)照明(SSL)方案的電路板設計。這GreenPoint?設計工具根據(jù)LED配置、電壓、電流或開關頻率等用戶設計要求,自動計算出最優(yōu)的電路配置,選擇恰當?shù)碾姼兄岛碗娙葜?,并以交互式網(wǎng)上電路圖顯示出最終設計。這GreenPoint?設計工具然后使用Transim專有的WebSIM?技術,幫助測試建議的方案。這工具本質(zhì)上是一個虛擬測試臺,提供多種分析,方便工程師有效及高效測試其方案的性能。
一旦設計通過驗證,這GreenPoint®設計工具就生成物料單(BOM)和綜合設計報告,包括仿真結果、電路圖和設計數(shù)據(jù)。這GreenPoint?設計工具中結合了安森美半導體的電子商務工具,使用戶能夠甄選供應商的不同元件,得出合乎要求的物料單。用戶還可以在安全和私密的工作間保存設計文檔,留作后續(xù)參考和進一步修改之用。
安森美半導體目前能夠使用GreenPoint?設計工具進行網(wǎng)上設計的器件包括CAT4201高能效降壓LED驅(qū)動器、NCL30000功率因數(shù)校正TRIAC可調(diào)光LED驅(qū)動器、NCP1010/1/2/3/4電流模式穩(wěn)壓器、NCP1529高能效降壓轉(zhuǎn)換器、NCP3065/6多拓撲結構開關穩(wěn)壓器、NCP5030降壓-升壓轉(zhuǎn)換器、NCP5050閃光白光LED升壓驅(qū)動器,以及NSI45系列恒流穩(wěn)流器及LED驅(qū)動器中的多款器件。安森美半導體后續(xù)將來更多器件支持這設計工具。
關鍵應用設計步驟解析
如前所述,工程師只要利用四個主要步驟就可以輕松搞定高能效LED驅(qū)動器應用電路設計。工程師們可能會非常急切地利用這工具進行設計,自然可能發(fā)出這樣的疑問:這么好用的工具在哪里?怎樣才能快速地利用這工具呢?我們馬上就為您揭曉答案。
(一) 選入口
安森美半導體提供多個入口,方便工程師快速地利用這工具進行應用電路設計。對于中國工程師而言,一項必要的鋪墊性工作就是登陸安森美半導體中文網(wǎng)站,點擊主頁中的“MyON”標簽頁,注冊您個人在安森美半導體網(wǎng)站上的帳戶,只需輕松幾步即可完成??刹灰p視這項工作,因為它是您應用GreenPoint?設計工具的不可缺少的基礎,可以讓您在后續(xù)設計工作中,輕易地保存、修改甚至與其他注冊用戶分享您的設計。
圖1:登陸GreenPoint®設計仿真工具的網(wǎng)上入口示例。
注冊完成后,只需從多個可選入口中選擇其中的一個,即可進入工具頁面。最簡單直接的入口,就是位于網(wǎng)站主頁右上部的工具導航區(qū)(見圖1a中的紅色橢圓框部分),點擊后,即可進入具體的設計工具頁面(見圖2)。
其它一些入口方式也非常簡單。例如,將鼠標移到網(wǎng)站主頁中“應用”標簽頁并在彈出菜單中選擇“LED照明”,即可進入LED照明應用專區(qū),在顯眼位置同樣可以看到設計工具的導航欄(見圖1b)。另一種方法是在主頁上直接點擊“MyON”標簽,輸入您的登錄ID和密碼后,即可進入MyON專區(qū),同樣通過相關導航欄即可進入設計工具頁面(見圖1c)。當然,設計工程師也可以在主頁“設計支援”標簽頁的下拉菜單中選擇“設計資源”后循工具導航欄進入。
除了這些入口方式,還有其它一些方式可供選用,如在主頁“產(chǎn)品”標簽頁從LED驅(qū)動器列表中選擇帶有“Design it”相關圖標的產(chǎn)品,或是在搜尋框中輸入具體器件型號后在相關產(chǎn)品小結頁面,點擊導航欄后進入,等等,不一而足。
圖2:在設計工具頁面點擊所選LED驅(qū)動器欄前的“Design it”即可開始設計。
一旦進入具體的GreenPoint?設計工具頁面(見圖23),點擊事先選定的LED驅(qū)動器所在欄前面的“Design it”按鈕,即可開始網(wǎng)上設計了。本文將以NCL30000功率因數(shù)校正TRIAC可調(diào)光LED驅(qū)動器為例,展示如何利用這設計工具。
(二) 定要求
如上所述,進入NCL30000的設計頁面后,需要根據(jù)具體應用,針對性地選定設計要求,如最小及最大輸入電壓、LED正向壓降、LED電流、LED阻抗、串聯(lián)LED數(shù)量等等(見圖3左側)。相關數(shù)值的單位已經(jīng)確定,列在輸入框的右側,需注意避免混淆數(shù)值單位。
圖3:確定設計要求。
如圖4所示,為了便于工程師參閱所選LED驅(qū)動器的數(shù)據(jù)表,此工具在頂部提供了相關數(shù)據(jù)表的鏈接,點擊相關圖標即可使用。另外,為了給工程師提供最大程度的便利性并節(jié)省設計時間,此工具為每項數(shù)值都提示出允許的最大值和最小值(參見圖3右側),只需將鼠標停留在相關參數(shù)名稱(如 LED Forward Voltage,即LED正向壓降)上,即彈出提示框,告知可以選擇的范圍。
確定好設計要求,點擊下面的“Generate Design”按鈕,即可快速地生成設計電路圖了。
(三) 審設計
承接上一步,工具自動生成如下所示的NCL30000電路圖。對照這個電路圖,我們可以進一步審視各外部元件。如果需要修改某個元件的值,只需使用鼠標點擊元件代號下面的藍色數(shù)值部分,即彈出對話框,可以在這對話框中輸入目標值,再點擊“OK”按鈕保存即可。如要修改電阻R3的阻值,點擊“R3”下面的藍色字體的“5.60 kΩ”即彈出對話框,再在對話框中修改即可。保存后,系統(tǒng)將更新電路圖。
圖4:在電路圖(部分)中可以進一步修改元件值,并進行直流或交流仿真測試
一旦所有元件值確定無誤,即可點擊相應的按鈕,進行直流輸入瞬態(tài)仿真或交流輸入瞬態(tài)仿真,等待若干秒后,點擊“DC Input Transient”(直流輸入瞬態(tài))或“A C Input Transient”(交流輸入瞬態(tài))下面的“Result”(結果)按鈕,即可進入仿真結果頁面(見圖5)。結束仿真后,點擊圖4左側的“Waveforms”(波形)按鈕,也可方便地獲得諸如“Feedback”(反饋)、“IC”、“Switching”(開關)、“Input”(輸入)或“Output”(輸出)波形。
如圖4所示,工程師在此階段還可以點擊器件型號右側的軟盤圖標,隨時保存設計,防止丟失設計導致返工。
圖5:仿真測試結果。
(四) 定BOM
仿真測試完成后,就可以進入下一步:確定設計的最佳BOM(見圖6)。如圖6所示,表中列舉了電路中所有元器件的型號,目前支持這一過程元件選擇的代理商有Digi-Key,故表中相應列舉了相關器件的Digi-Key型號和原廠型號。另外,鑒于RoHS已經(jīng)成為影響工程師設計的一項重要因素,使用這工具也可選擇符合RoHS指令的元器件,只需在“RoHS Compliant”(遵從RoHS指令)前點擊復選框并點擊下面的“Apply”(應用)按鈕即可。
圖6:具體選擇元器件,確定BOM。
確定好BOM后,如圖6所示,工程師可以點擊“Download”按鈕,下載自己選定的BOM到本地硬盤上留作備用。
完成上述步驟后,應用電路設計過程就基本結束了。當然,工程師還可以進一步點擊“Design Summary”標簽頁,系統(tǒng)性地查看在前述步驟中選定的設計要求、生成的電路圖、確定的物料單以及仿真電路圖等,并將其保存為PDF格式的文檔,方便進一步地回顧或?qū)忛喸O計。最后,在“My Designs”標簽頁,工程師還可以方便地查看自己進行的所有設計,能夠重新打開或刪除某項設計,或是將自己的設計與另一位MyON注冊用戶分享等。
總結:
固態(tài)照明市場持續(xù)增長發(fā)展,新、老供應商都期望利用LED優(yōu)于傳統(tǒng)照明方案的性能、成本、可靠性和能效優(yōu)勢。安森美半導體身為應用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應商,針對多種LED照明應用提供寬廣范圍的高能效LED驅(qū)動器方案及相關GreenPoint?參考設計,還進一步提供新的GreenPoint?設計工具,讓新興照明應用的設計人員坐在工作臺就能輕松設計,幫助他們大幅縮短開發(fā)時間,加快產(chǎn)品上市進程。