【应用方案】LM22674--5V电源（将错就错指定器件设计+小Bug）

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1。应用需求：以前做的一个产品用直流5V供电，电源是12V的铅酸电池，负载峰值电流1A
2。需求分析：这是很简单的一个设计，虽然是可充电的铅酸电池作为电源，但考虑充电源失电的最坏情况，也应尽量低功耗设计。这是早期的设计，当时对开关电源不甚了解，所以选用最常见的7805作为降压稳压芯片，实际使用时发现如果长时间连续满负荷工作，7805的发热比较严重，换言之电源效率比较低，所以考虑用开关电源进行改进，降压型开关电源。
3。选型设计：
(1) 按照教程的指导，注册登录webench，选择电源设计，输入设计参数Vin：12.0-12.0V，Vout：5.0V/1A，因为只想采用开关电源方案，所以在webench的新设计页面输入上述参数后，点击下方的“显示所有”-“开关稳压器”开始设计，而不是之前习惯的点击“显示推荐的电源管理电路”。这里，由于不太熟悉，也没有点击那个问号查看帮助，走了弯路，实际上按前面的描述，打开了所有开关芯片的选型表，但不是针对输入的设计参数，而且按此操作打开的检视表中，点击OpenDesign后先是链接到TI的产品信息详页，信息页右侧有个Webench的快速链接工具，但那里的默认参数也不是我之前输入的参数。其实后来终于知道了，刚才这样操作是选择特定的器件展开设计，而不是从众多解决方案中去筛选。唉，费了好多时间！将错就错吧：）



(2) 这时候，自动打开了Power Designer Enabled Devices工具，找到六百多个开关器件，神哪！这个跟之前的webench Visualizer界面的解决方案列表不太一样，好在要素还是有很多相似之处，还可以适应。默认只有5列对比项，看到右边有很多复选选项，仔细看看，我关注IC cost和Min Freq，就把它俩勾选上，然后它们立即添加到左边的对比项中了，试着点击二者的列名框，也一样可以进行排序，很好！再观察页面上的对比项，第4列有个Webench Tools，其中可供选择的项目有Thermal Simulation，这正是本改进项目要重点考核的，勾之，顺便也把Electrical Simulation勾上，表格中的筛选结果立即跟着变化了，速度还行。这个工具跟Visualizer明显不同的就是对解决方案的高阶图示功能，没有自动推荐解决方案，只能自己来判断。在解决方案列表中分别点击IC cost和Min Freq两列的列名框进行排序，发现芯片成本最低的其开关频率未必最低，而开关频率最低的也未必IC成本最低，但相差不多，考虑到该电路中只是一般的数字电路和控制电路，没有什么高频和射频的电路，而且开关频率是否有影响我也无法评估，应该来说做好PCB布局应该没有问题，所以还是优先考虑芯片成本。这里，又暴露此工具的一个不足之处，它给出的是芯片本身价格的对比，而无法对比整体的解决方案的拥有成本，毕竟它只是芯片的选型，所以还是Visualizer的筛选对比功能强大些。回到设计，还是先考核成本吧，从排序结果来看，最低的要1.25美刀，跟7805价格差六七倍呢，先选最便宜的LM22674-5.0。


(3) 为LM22674 Open Design，这时页面先切换到了TI官网的该器件信息页面，这也是与Visuallizer有不同的地方，接着将右侧的Webench快捷链接区域中的设计参数修改成自己要的参数，然后点击优化旋钮图下方的Open Design，呀，弹窗，一看原来该芯片不支持1A的输出，最大0.5A，好吧，0.5就0.5，然后再次Open，这次才真正打开它的Webench设计，来到了之前熟悉的界面（注意，这个途径进来的话，webench的语言会变成英语，而之后重新登陆webench帐户又会根据自己原先的设置恢复到中文界面，如截图示，这是个小Bug）。先看看工作点参数，效率88%，热阻60degC/W，接着点击最上面一列功能按键图标中的Thermal，看看热仿真情况，先是打开了仿真配置页面，说实话头回用，不太了解，只能看英文简单意会，按默认设置直接点击右侧仿真板图上面的Run Simulation。这个仿真需要点时间，页面提示需要2-5分钟，因为数据要交给后台去处理。网络或者服务器的原因，容易出现Simulations列表中的Status停留在Submitted不动的情况，只好重新Create a New Simulation，正常的时候倒是比较快就Status先变为Running然后再一会儿变为Completed了，然后双击列表中该项目行，就能看到仿真结果了，板图颜色变化了。从颜色对照来看，最高温度都没有超过58摄氏度，再用鼠标指向板子的任意位置，左侧的色板下方会显示相应的温度值，看了下，所有的器件中就电感温度最高，39.4度，这已经很好了。至于仿真条件中的AirFlow，试了将AirFlow下的Vilocity选为None，然后点击右侧仿真板图上面的Run Simulation，结果看不出不一样。从仿真结果页面来看，Velocity是灰化了的，感觉是无效的条件，我理解是只要空气散热就行了。这部分留待将来进一步研究。最后，保存一下热图。








(4) 查看原理图、性能图表、器件清单，确认没有特殊器件，保存打印报告。
4。重新设计
  上述设计过程已经说了实际上不是我本意，是直接指定器件进行设计，而且设计带载能力也不够，现在改过来，还是点击“显示推荐的电源管理电路”进入熟悉的Visualizer优化设计页面吧，过程另帖^_^。
5。结论心得：
  继续重复这段话：webench工具很方便，功能强大，节省了设计人员的大量时间，包括选型、仿真、画图、整理BOM甚至PCB，当然还需要使用者灵活应用，仔细分析比对，找到合适自己的最佳方案。热仿真真的很方便，都不用实物了，这省了几多时间和金钱！
  本次设计过程体验了指定器件设计的过程，但这种方法的不足之处是显而易见的，不便于一般设计者找到最佳方案。个人感觉该方法适合有一定使用经验的人员进行进阶设计。

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纠正一下，原来也是不知道的原因，热仿真结果的表格内容没有显示出来，当时没仔细检查，所以误认为电感温度最高，实际后来重新测试的结果来看，应该如表格中所示的二极管和IC Die温度更高些，特此更正。