仿真工具讓設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用電路更加輕松

LED照明設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程師們選好LED驅(qū)動(dòng)器方案后，就可以開始具體的LED照明電路設(shè)計(jì)。這個(gè)電路設(shè)計(jì)過(guò)程并不輕松，涉及到確定具體的設(shè)計(jì)要求(如電壓、電流及LED數(shù)量等)、繪制應(yīng)用電路圖、進(jìn)行設(shè)計(jì)分析和確定最終物料單(BOM)等，需要工程師耗費(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間和精力。

假如有一種簡(jiǎn)單易用的網(wǎng)上設(shè)計(jì)仿真工具，可以讓工程師們坐在工作臺(tái)旁，就可以輕易地進(jìn)行上述一系列工作。安森美半導(dǎo)體身為應(yīng)用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應(yīng)商，想工程師所想，與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)網(wǎng)上設(shè)計(jì)方案供應(yīng)商Transim Technology共同推出了交互式GreenPoint?網(wǎng)上設(shè)計(jì)仿真工具，用于高能效LED照明應(yīng)用。

本文將簡(jiǎn)要介紹這網(wǎng)上設(shè)計(jì)仿真工具的主要功能，以及工程師如何可以通過(guò)“找入口”、“定要求”、“審設(shè)計(jì)”、及“定BOM”等四個(gè)主要步驟，輕松地利用這工具進(jìn)行LED照明設(shè)計(jì)，并大幅縮短開發(fā)時(shí)間，加快產(chǎn)品上市進(jìn)程。

主要功能及當(dāng)前支持的LED驅(qū)動(dòng)器

這GreenPoint?設(shè)計(jì)工具提供交互式網(wǎng)上設(shè)計(jì)及驗(yàn)證環(huán)境，幫助加速固態(tài)照明(SSL)方案的電路板設(shè)計(jì)。這GreenPoint?設(shè)計(jì)工具根據(jù)LED配置、電壓、電流或開關(guān)頻率等用戶設(shè)計(jì)要求，自動(dòng)計(jì)算出最優(yōu)的電路配置，選擇恰當(dāng)?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(shè)計(jì)。這GreenPoint?設(shè)計(jì)工具然后使用Transim專有的WebSIM?技術(shù)，幫助測(cè)試建議的方案。這工具本質(zhì)上是一個(gè)虛擬測(cè)試臺(tái)，提供多種分析，方便工程師有效及高效測(cè)試其方案的性能。

一旦設(shè)計(jì)通過(guò)驗(yàn)證，這GreenPoint?設(shè)計(jì)工具就生成物料單(BOM)和綜合設(shè)計(jì)報(bào)告，包括仿真結(jié)果、電路圖和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。這GreenPoint?設(shè)計(jì)工具中結(jié)合了安森美半導(dǎo)體的電子商務(wù)工具，使用戶能夠甄選供應(yīng)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(shè)計(jì)文檔，留作后續(xù)參考和進(jìn)一步修改之用。

安森美半導(dǎo)體目前能夠使用GreenPoint?設(shè)計(jì)工具進(jìn)行網(wǎng)上設(shè)計(jì)的器件包括CAT4201高能效降壓LED驅(qū)動(dòng)器、NCL30000功率因數(shù)校正TRIAC可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)開關(guān)穩(wěn)壓器、NCP5030降壓-升壓轉(zhuǎn)換器、NCP5050閃光白光LED升壓驅(qū)動(dòng)器，以及NSI45系列恒流穩(wěn)流器及LED驅(qū)動(dòng)器中的多款器件。安森美半導(dǎo)體后續(xù)將來(lái)更多器件支持這設(shè)計(jì)工具。

關(guān)鍵應(yīng)用設(shè)計(jì)步驟解析

如前所述，工程師只要利用四個(gè)主要步驟就可以輕松搞定高能效LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用電路設(shè)計(jì)。工程師們可能會(huì)非常急切地利用這工具進(jìn)行設(shè)計(jì)，自然可能發(fā)出這樣的疑問(wèn)：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(dǎo)體提供多個(gè)入口，方便工程師快速地利用這工具進(jìn)行應(yīng)用電路設(shè)計(jì)。對(duì)于中國(guó)工程師而言，一項(xiàng)必要的鋪墊性工作就是登陸安森美半導(dǎo)體中文網(wǎng)站www.onsemi.cn，點(diǎn)擊主頁(yè)中的“MyON”標(biāo)簽頁(yè)，注冊(cè)您個(gè)人在安森美半導(dǎo)體網(wǎng)站上的帳戶，只需輕松幾步即可完成?？刹灰p視這項(xiàng)工作，因?yàn)樗悄鷳?yīng)用GreenPoint?設(shè)計(jì)工具的不可缺少的基礎(chǔ)，可以讓您在后續(xù)設(shè)計(jì)工作中，輕易地保存、修改甚至與其他注冊(cè)用戶分享您的設(shè)計(jì)。

圖1：登陸GreenPoint?設(shè)計(jì)仿真工具的網(wǎng)上入口示例。

注冊(cè)完成后，只需從多個(gè)可選入口中選擇其中的一個(gè)，即可進(jìn)入工具頁(yè)面。最簡(jiǎn)單直接的入口，就是位于主頁(yè)右上部的工具導(dǎo)航區(qū)(見圖1a中的紅色橢圓框部分)，點(diǎn)擊后，即可進(jìn)入具體的設(shè)計(jì)工具頁(yè)面(見圖2)。

其它一些入口方式也非常簡(jiǎn)單。例如，將鼠標(biāo)移到網(wǎng)站主頁(yè)中“應(yīng)用”標(biāo)簽頁(yè)并在彈出菜單中選擇“LED照明”，即可進(jìn)入LED照明應(yīng)用專區(qū)，在顯眼位置同樣可以看到設(shè)計(jì)工具的導(dǎo)航欄(見圖1b)。另一種方法是在主頁(yè)上直接點(diǎn)擊“MyON”標(biāo)簽，輸入您的登錄ID和密碼后，即可進(jìn)入MyON專區(qū)，同樣通過(guò)相關(guān)導(dǎo)航欄即可進(jìn)入設(shè)計(jì)工具頁(yè)面(見圖1c)。當(dāng)然，設(shè)計(jì)工程師也可以在主頁(yè)“設(shè)計(jì)支援”標(biāo)簽頁(yè)的下拉菜單中選擇“設(shè)計(jì)資源”后循工具導(dǎo)航欄進(jìn)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(yè)“產(chǎn)品”標(biāo)簽頁(yè)從LED驅(qū)動(dòng)器列表中選擇帶有“Design it”相關(guān)圖標(biāo)的產(chǎn)品，或是在搜尋框中輸入具體器件型號(hào)后在相關(guān)產(chǎn)品小結(jié)頁(yè)面，點(diǎn)擊導(dǎo)航欄后進(jìn)入，等等，不一而足。

圖2：在設(shè)計(jì)工具頁(yè)面點(diǎn)擊所選LED驅(qū)動(dòng)器欄前的“Design it”即可開始設(shè)計(jì)。

一旦進(jìn)入具體的GreenPoint?設(shè)計(jì)工具頁(yè)面(見圖23)，點(diǎn)擊事先選定的LED驅(qū)動(dòng)器所在欄前面的“Design it”按鈕，即可開始網(wǎng)上設(shè)計(jì)了。本文將以NCL30000功率因數(shù)校正TRIAC可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器為例，展示如何利用這設(shè)計(jì)工具。

(二) 定要求

如上所述，進(jìn)入NCL30000的設(shè)計(jì)頁(yè)面后，需要根據(jù)具體應(yīng)用，針對(duì)性地選定設(shè)計(jì)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(cè))。相關(guān)數(shù)值的單位已經(jīng)確定，列在輸入框的右側(cè)，需注意避免混淆數(shù)值單位。

如圖4所示，為了便于工程師參閱所選LED驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)表，此工具在頂部提供了相關(guān)數(shù)據(jù)表的鏈接，點(diǎn)擊相關(guān)圖標(biāo)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(shè)計(jì)時(shí)間，此工具為每項(xiàng)數(shù)值都提示出允許的最大值和最小值(參見圖3右側(cè))，只需將鼠標(biāo)停留在相關(guān)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(shè)計(jì)要求，點(diǎn)擊下面的“Generate Design”按鈕，即可快速地生成設(shè)計(jì)電路圖了。

(三) 審設(shè)計(jì)

承接上一步，工具自動(dòng)生成如下所示的NCL30000電路圖。對(duì)照這個(gè)電路圖，我們可以進(jìn)一步審視各外部元件。如果需要修改某個(gè)元件的值，只需使用鼠標(biāo)點(diǎn)擊元件代號(hào)下面的藍(lán)色數(shù)值部分，即彈出對(duì)話框，可以在這對(duì)話框中輸入目標(biāo)值，再點(diǎn)擊“OK”按鈕保存即可。如要修改電阻R3的阻值，點(diǎn)擊“R3”下面的藍(lán)色字體的“5.60 kΩ”即彈出對(duì)話框，再在對(duì)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(jìn)一步修改元件值，并進(jìn)行直流或交流仿真測(cè)試一旦所有元件值確定無(wú)誤，即可點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕，進(jìn)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(diǎn)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(jié)果)按鈕，即可進(jìn)入仿真結(jié)果頁(yè)面(見圖5)。結(jié)束仿真后，點(diǎn)擊圖4左側(cè)的“Waveforms”(波形)按鈕，也可方便地獲得諸如“Feedback”(反饋)、“IC”、“Switching”(開關(guān))、“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(diǎn)擊器件型號(hào)右側(cè)的軟盤圖標(biāo)，隨時(shí)保存設(shè)計(jì)，防止丟失設(shè)計(jì)導(dǎo)致返工。

圖5：仿真測(cè)試結(jié)果。

(四) 定BOM

仿真測(cè)試完成后，就可以進(jìn)入下一步：確定設(shè)計(jì)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(hào)，目前支持這一過(guò)程元件選擇的代理商有Digi-Key，故表中相應(yīng)列舉了相關(guān)器件的Digi-Key型號(hào)和原廠型號(hào)。另外，鑒于RoHS已經(jīng)成為影響工程師設(shè)計(jì)的一項(xiàng)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(diǎn)擊復(fù)選框并點(diǎn)擊下面的“Apply”(應(yīng)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(diǎn)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(yīng)用電路設(shè)計(jì)過(guò)程就基本結(jié)束了。當(dāng)然，工程師還可以進(jìn)一步點(diǎn)擊“Design Summary”標(biāo)簽頁(yè)，系統(tǒng)性地查看在前述步驟中選定的設(shè)計(jì)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(jìn)一步地回顧或?qū)忛喸O(shè)計(jì)。最后，在“My Designs”標(biāo)簽頁(yè)，工程師還可以方便地查看自己進(jìn)行的所有設(shè)計(jì)，能夠重新打開或刪除某項(xiàng)設(shè)計(jì)，或是將自己的設(shè)計(jì)與另一位MyON注冊(cè)用戶分享等。

總結(jié)：

固態(tài)照明市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng)發(fā)展，新、老供應(yīng)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(shì)。安森美半導(dǎo)體身為應(yīng)用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應(yīng)商，針對(duì)多種LED照明應(yīng)用提供寬廣范圍的高能效LED驅(qū)動(dòng)器方案及相關(guān)GreenPoint?參考設(shè)計(jì)，還進(jìn)一步提供新的GreenPoint?設(shè)計(jì)工具，讓新興照明應(yīng)用的設(shè)計(jì)人員坐在工作臺(tái)就能輕松設(shè)計(jì)，幫助他們大幅縮短開發(fā)時(shí)間，加快產(chǎn)品上市進(jìn)程。