過去十多年來，TI 功率級設計工具 (Power Stage DesignerTM) 向來是電氣工程師絕佳的設計輔助工具，可支援計算不同電源拓撲結構的電流和電壓。作為一套易於上手的工具，它能夠即時執行所有運算並直接給予回饋，幫助您開始新的電源供應設計。
除了原有功能組合外，我們最新版本的功率級設計工具還包含全新拓撲結構及兩項全新設計功能，可幫助您加快開發電源供應的設計時間。
新工具包含場效應電晶體 (FET) 損耗計算機、並聯電容器的電流分載計算機、AC/DC 大型電容器計算機、整流器間阻尼振鈴的電阻器電容器 (RC) 緩衝器計算機、返馳式轉換器的電阻器電容器二極體 (RCD) 緩衝器計算機、輸出電壓電阻分壓器計算機、動態類比與數位輸出電壓負載計算機、單位轉換器、環路補償的波德圖繪圖工具、負載步進計算機及濾波器設計工具。以下將詳細介紹這 13 種功能。
第 1：FET 損耗計算機
此工具能夠幫助您輕鬆比較作為主開關或同步整流器的各種 FET。所選的拓樸結構視窗中，最小、最大及均方根 (RMS) 電流值、FET 汲極至源極電壓和切換頻率將會傳輸到損耗計算機中。在您為主開關和同步整流器選擇可用金屬氧化半導體場效應電晶體 (MOSFET) 後，損耗計算機也能幫助您取得同步轉換器的總 MOSFET 損耗。圖 1 說明 FET 損耗計算機視窗。
圖 1：FET 損耗計算機視窗
第 2：電流分載計算機
在電源轉換器的輸入或輸出處並聯不同電容器時，電容器會視阻抗產生不同 RMS 電流量。運用功率級設計工具，您能夠以第一個諧波阻抗模型為基礎，估算多達三個平行電容器的電流應力。
第 3：AC/DC 大型電容器計算機
通常在AC/DC 轉換器的輸入整流器後方，會有大容量電容器，用以將準恆定輸入電壓提供至功率級和電源管理控制器。功率級設計工具會依據不同的輸入參數建議大容量電容。
第 4：整流器的 RC 緩衝器計算機
在電源供應中，如果需通過電磁干擾 (EMI) 測試，整流器間的振鈴將是重大問題。此問題有許多處理方法，最簡單的解決方案就是部署 RC 緩衝器網路，如此一來就能避免需要重新設計您的印刷電路板 (PCB) 佈線圖。我們的工具則能協助您輕鬆判斷 RC 緩衝器網路的起始值。
第 5：返馳式轉換器的 RCD 緩衝器計算器
由於變壓器洩漏感等寄生元件，返馳式轉換器可能會在切換節點發生電壓過衝和振鈴情況。而要減少振鈴和實現過衝阻尼最簡單方法，就是使用與返馳式轉換器的初級電感並聯的 RCD 緩衝電路。功率級設計工具可幫助您為電阻器和電容器選擇起始值。
第 6：輸出電壓電阻分壓器計算機
您現在可根據輸出電壓、參考電壓與高或低側電阻 (包含公差)，輕鬆為電源供應計算輸出電壓回饋分壓器。
第 7：動態類比輸出電壓負載計算機
對某些應用而言，電源轉換器的輸出電壓在特定輸出電壓範圍內必須是可調整的，而這可透過饋送帶有第三個電阻的可變類比輸出電壓至輸出電壓電阻分壓器來達成。功率級設計工具可幫助您根據所選的輸出電壓範圍、最大調整電壓、參考電壓和最大回饋電阻，找出所需電阻值。
第 8：動態數位輸出電壓調整計算機
您也可將多個電阻器/訊號 MOSFET 組合與低側回饋電阻器並聯，以調整電源供應的輸出電壓。透過微控制器啟用和停用 MOSFET，就像您「編程」不同輸出電壓至電源供應。功率級設計工具可協助您為回饋電路選擇電阻值。
第 9：單位轉換器
功率級設計工具包含小型輔助程式，可轉換不同電源供應參數，例如將增益轉為因數，或將英制單位轉為國際單位系統，亦可反向操作。
第 10：環路計算機
環路計算機可顯示電壓模式控制降壓的開環路與閉環路轉換功能波德圖，以及五種電流模式控制拓撲：降壓、升壓、反向降壓升壓、正向與返馳。您可使用五種補償網路來將環路封閉。圖 2 展現功率級設計工具環路計算機視窗。
圖 2：功率級設計工具環路計算機視窗
第 11：負載步進計算機
運用負載步進計算機，您可判斷電壓模式和電流模式控制轉換器的最小所需輸出電容，以滿足輸出電壓調節要求。但要注意的是，使用此工具時若搭配採用內部補償網路的裝置，選擇外部元件的自由度將會因此受限。
第 12：濾波器設計工具
濾波器設計器工具可幫助您為電源供應設計適當阻尼差動模式 π 濾波器。此工具不僅會顯示濾波器和阻尼網路的波德圖，也會顯示有阻尼和無阻尼濾波器阻抗的圖表。有了此資訊，您就能同時判斷濾波器是否能在使用所選阻尼元件後，提供足夠訊號衰減和穩定性。濾波器設計工具可提供絕佳起始點，但若要以完成的 PCB 滿足 EMI 規格，則 PCB 佈線圖和寄生元件等因素將會對濾波器最終性能造成顯著影響。
第 13：新拓撲
- 我們的功率級設計工具共支援 21 種拓撲結構，其中包含四種最新電容器降壓轉換器拓撲結構。
- 準全橋式/頻率調變返馳式轉換器
- 電感器-電感器-電容器 (LLC) 半橋式轉換器
電感器-電感器-電容器 (LLC) 全橋式轉換器。請參閱圖 3。
圖 3：LLC 全橋式轉換器拓撲結構視窗
功率級設計工具可讓電源供應設計人員的工作更輕鬆。
有關新工具套件所採用的方程式和假設，請參閱「功率級設計工具使用指南」。
