現(xiàn)代電子系統(tǒng)的復雜度日益提高。在一塊系統(tǒng)板上，可能有大量電源軌和電源解決方案為很多不同的負載供電。在選擇或設計每個單獨的電源之前，系統(tǒng)硬件工程師首先需要了解系統(tǒng)的電源需求，然后設計相應的系統(tǒng)電源樹，以優(yōu)化電源管理系統(tǒng)的效率、尺寸和成本。由于系統(tǒng)太復雜，有時系統(tǒng)級電源優(yōu)化并非一項微不足道的任務。簡便易用的系統(tǒng)級設計工具可滿足這種需求。
什么是 LTpowerPlanner 工具?
LTpowerPlanner 程序是一種系統(tǒng)級電源樹設計工具，幫助系統(tǒng)設計師規(guī)劃、設計和優(yōu)化電源管理系統(tǒng)。該程序提供一個簡便易用的圖形用戶界面 (GUI)，極大地簡化了系統(tǒng)級設計任務。
LTpowerPlanner 工具幫助用戶：
● 繪制 “電源樹” 型系統(tǒng)方框圖 ● 計算 / 估計系統(tǒng)總的輸入功率、輸出功率、功耗、效率和電路板尺寸 ● 比較不同的電源架構，實現(xiàn)系統(tǒng)級優(yōu)化 ● 與 LTpowerCAD 電源設計工具和 LTspice 電路仿真工具連接 ● 簡便地記錄和顯示系統(tǒng)級解決方案
LTpowerPlanner 設計工具是 LTpowerCAD 設計工具程序的組成部分。要打開 LTpowerPlanner 工具，用戶可以點擊 LTpowerCAD 主頁上的 “System Design (系統(tǒng)設計)” 圖標，如圖 1 所示。LTpowerCAD 程序是一款離線程序，在 Windows PC 上運行。
圖 1：點擊 “System Design” 圖標，打開 LTpowerPlanner 工具
LTpowerPlanner 的三個基本設計步驟
下面是開始使用 LTpowerPlanner 設計工具的三個基本步驟。
步驟 1：繪制系統(tǒng)電源樹
圖 2 給出了一個用 LTpowerPlanner 工具繪制一個簡單的系統(tǒng)電源樹之例子。在電源樹中有 3 種關鍵組件：輸入電源、電源轉換器和負載設備。電源組件僅有輸出端子，負載組件僅有輸入端子。至于每個轉換器組件，左側端子是電源輸入端子，右側端子是電源輸出端子。轉換器組件可能有多個輸出軌，以構成多通道電源。類似地，負載組件有多個輸入軌端子。
圖 2：繪制系統(tǒng)電源樹
用戶可以先放置這些組件，然后用電源線從左到右連接這些組件，從左到右是缺省的電流 / 功率流動方向。
步驟 2：更新組件參數(shù)
用戶可雙擊每個組件以更新其在 “Properties (屬性)” 窗口中的關鍵電源參數(shù)，例如輸入電壓范圍、輸出電壓、最大負載電流等。用戶還可以為每個電源轉換器組件輸入預期效率和估計的尺寸，以進行系統(tǒng)計算，參見圖 3。
圖 3：更新關鍵轉換器參數(shù)
步驟 3：進行系統(tǒng)計算
用戶完成了電源樹并更新了所有關鍵參數(shù)后，就可以進行系統(tǒng)計算了?；诿總€組件的輸入?yún)?shù)，程序計算并在屏幕上的 “Summary Report (報告總結)” 中顯示以下數(shù)值：系統(tǒng)總的輸入功率、輸出功率、功耗、效率以及轉換器的 PC 電路板面積之和。如圖 4 所示，在每個組件的端子上，也顯示其輸入或輸出電壓和電流。每個轉換器的效率和功耗在轉換器的下面顯示。每個負載和電源的功率也會顯示出來。這個 GUI 界面可以非常簡便地向系統(tǒng)工程師顯示大量系統(tǒng)電源樹的詳細信息。
圖 4：進行系統(tǒng)計算
比較電源樹以實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化
LTpowerPlanner 工具可用來比較不同的電源架構，以實現(xiàn)最佳系統(tǒng)解決方案。圖 5 所示的簡單例子比較了兩個略有不同的電源樹選擇 A 和 B。在這個例子中，LTpowerPlanner 工具顯示，從A 到 B 雖然只有很小的架構改變，但可很快地提高了系統(tǒng)效率。
圖 5：比較兩個電源系統(tǒng)架構 (A 和 B)
一個 FPGA 電源樹的例子
LTpowerPlanner 工具可用來繪制復雜得多的系統(tǒng)。圖 6 給出了一個例子。在這個例子中，有多輸出電源轉換器和多輸入負載。電壓相同的多個輸出端子也可以并聯(lián)，以實現(xiàn)電流均分。這個例子中還有電阻性組件，可用來表示壓降和功耗。請查閱 LTpowerPlanner 用戶指南，詳細了解該工具的先進特性和功能。
圖 6：FPGA 電源樹例子
將轉換器連接到 LTpowerCAD 電路設計工具或 LTspice 仿真工具
盡管 LTpowerPlanner 程序是一款通用系統(tǒng)工具，但是它允許用戶將電源轉換器連接到由 LTpowerCAD 電源設計工具和 LTspice 電路仿真工具產(chǎn)生的已有設計和仿真文件上。為了實現(xiàn)這種連接，在轉換器 “Properties” 窗口中，用戶需要將轉換器連接到其 PC 磁盤上的特定文件。建立連接后，用戶可以通過點擊相應的 LTpowerPlanner 轉換器圖標，直接打開已連接的 LTpowerCAD 設計文件或 LTspice 仿真文件，如圖 7 所示。這一功能為組織一個電源管理系統(tǒng)的所有設計文件提供了一種便利的系統(tǒng)化方法。
圖 7：連接到已有 LTpowerCAD 和 LTspice 文件
電源樹解決方案庫
LTpowerPlanner 還有一個內(nèi)置的電源樹解決方案庫，為用戶提供了很多電源樹參考設計。如圖 8 所示，通過點擊 “Solution Library (解決方案庫)” 軟鍵，用戶可以利用很多面向 FPGA、處理器、數(shù)據(jù)通信、汽車系統(tǒng)等應用的已有解決方案。這些已有設計可節(jié)省工程師了解和設計類似電源管理系統(tǒng)的時間。此外，用戶還可以保存他們的設計，建立一個用戶解決方案庫以備日后使用。
圖 8：LTpowerPlanner 電源樹解決方案庫
總結
總之，LTpowerPlanner 設計工具可幫助系統(tǒng)工程師以非常有效和簡便的方式設計和優(yōu)化電源管理系統(tǒng)?；谟脩舻妮斎?，該工具計算系統(tǒng)總的輸入功率、輸出功率、功耗、效率和物理尺寸。系統(tǒng)設計師可用這個工具繪制、設計、比較和優(yōu)化電源系統(tǒng)樹。這個工具還用來簡便地記錄和顯示系統(tǒng)的電源架構。
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