晒WEBENCH设计的过程+一款宽电压输入DC-DC稳压电源的设计

项目需求：
1. 输入电压 14.0V ~ 22.0V， 输出电压 3.3V 2A，纹波低于50mv
2. 空间限制，要求PCB尽可能小
3. 效率要高，减少元器件发热
4. 工作温度常温

根据此需求，我们选择TI Webench来进行设计。    WEBENCH设计工具，是TI为工程师进行电源设计所提供的一款设计和选型软件。这款设计工具包括功能强大的软件算法和视频接口，能够在短短的几秒钟内提供完整的电源、照明和传感应用，从而让用户在开始设计前就能进行系统和供应链层面的价值比较。它只需要简单的几步，就可以完成电路的设计方案。
我们可以打开TI的网站，然后在首页的右边选择webench设计工具。

如上图所示： 根据设计需求，我们选择DC输入，最小电压5V, 最大电压14.6V，输入需要设置输出电压5V，见蓝色框标示，输出电路2A，因为系统工作在常温环境，所以温度采用默认的30度，然后点击开始设计。系统会打开一个新的窗口，载入工具。

在这里我们可以选择不同的设计方案：Low EMI；Cost Efficient ; High Performance，对应着不同的元器件，我们先选择比较所有的类型。
结果显示系统为我们找到了125中解决方案。

显然我们需要进一步筛选，选出符合我们设计需求的方案。
webench为我们提供了多种不同的筛选方式。
1.可以利用优化工具直接选择设计偏向于PCB面积，BOM成本和效率，只需要用鼠标简单的拖动指针即可完成。

2. 可以根据我们需要的功能特色进行筛选，比如系统是否需要开/关引脚，是否需要可调节峰值电流，是否可调节频率等

3.可以直接选择参数范围来进行筛选方案，比如效率范围，PCB面积范围，BOM成本范围，频率，纹波电压范围等等

4.还可以根据图表直观的在效率，管脚数量和BOM成本中进行选择。事实上X,Y和圆点大小的定义都可以重新设置。

对于本系统，我们需要PCB面积尽可能小，另外对输出纹波有一定的要求，在50mv以内。
所以我们作如下筛选

我们选择效率>85%, 覆盖面积小于250mm2,输出纹波小于50mv
系统已经自动从125中解决方案中筛选出3个方案供我们选择

考虑到系统对PCB面积的要求，我们选择第二种方案，TPS40170，成本不是最高，PCB面积最小，效率89%,点击开始设计

打开设计工作区，我们可以选择偏好的频率，当然可以进一步选择偏向于PCB面积，BOM成本和效率进行优化。
我们选择Footprint进一步优化

偏好频率选择400KHz左右

然后进行仿真



点“waveform Controls”可以修改仿真线性，添加需要观察的曲线等等

选择“startup”仿真

这个器件还支持热仿真.
选择温度仿真，提交后，稍等片刻，服务器会将仿真结果返回。

系统提供的方案是4层PCB板设计，所以给出的仿真结果有4层板上的温度仿真。从图上可以看到温度基本上在38度左右，完全符合我们的要求
尽管实际设计中未必采用4层pcb设计，但是这个仿真结果可以给我们提供一个很好的参考。




最后我们可以对生成的方案进行存档，或者导出进行到CAD软件中进一步修改，融入到项目中，或者与他人分享这个设计方案。这里先选择Design Documentation,系统会自动将生成的方案导出为pdf文件。见附件 。以便于未来进行查阅。


通过webench进行设计，简单，高效，并且利用仿真功能，可以直观的对比，完成常规的设计所不能实现的功能。