WEBENCH设计目标与设计思路
这是13年实现的项目了，从13年9月开始准备，陆陆续续有其他项目要做，一直到14年初才完成。
设计的产品是一个很实用的东西：采用类似于UPS的系统给工控机供电。
细化后的目标有：
使用19V或者24V直流电源供电，输出12V单路电压，能提供持续5A，峰值6A的输出电流，同时需要有备用电源接口（锂电池组，暂定4芯电池，充电电压16.8V），在接入适配器的时候能向锂电池充电，适配器断开之后由锂电池输出，向设备供电。
设计思路：
单节锂电池供电电压是3.0-4.2V，使用4芯锂电池组之后供电电压的动态范围变成9.0-16.8V，考虑到锂电池组内不同电芯个体的差异以及锂电池不能过放的特性，将锂电池的输出截止电压设定在11V。
首先我们需要制作一个充电电路，这里选择了BQ24610，它基本上可以实现锂电池的充电管理和UPS功能。在TI网站也有相关的设计资料下载，例如元器件参数选择计算表格、示例电路、还有应用电路设计指导书，相关的内容就不赘述了。
再来看输出，BQ24610在有外电接入的情况下输出外电电压，在外电断开的情况下输出电池电压。于是我们UPS电路的输出电压就变成了一个相当高的动态输出范围，可以达到11V-24V。在这之后我们级联一个通过Webench生成的稳压电源设计，使用11-24V输入，12V-6A输出。预留一定的余量，至少需要10-25V输入，12V输出。
Webench有个好处，最初的建模完全可以在电脑上实现，于是我前前后后一共做了42次设计（其中有几次是完成之后重新验证），对比参数。
设计过程
刚刚输入相同的参数进行设计，发现新增了LM5175同步升降压的芯片，当时我做设计的时候Webench仅提供了LM25118和LM5118两种设计，其中LM5118是3V-75V输入，LM25118是3V-42V输入，其他参数几乎无区别。
从上面的设计目标分析看来，我们的设计仅需要支持最高不超过30V的输入（输入滤波电解电容打算采用35V耐压的电容，输入电压过高将先爆电容而不是先烧芯片），所以没有必要使用性能上毫无优势的LM5118，LM25118已经完全能够胜任我们的设计了。
对比不同输入相同输出的电路（上面40几次设计），发现只是在设计图上部分阻容件量值上有少许的区别，电路图几乎是一致的。于是不纠结那么多。
关于成本、效率、面积的比较，由于当时Webench仅给出了唯一的设计，基本上完全无法按照成本、效率和面积做任何优化。（我现在重复一次当时的设计，简直越做越郁闷，当时没有示例PCB，一切要自己摸索，现在连PCB文件都给出来了！）
（生成的电路图）
另外，我们的产品对成本不是太敏感，在面积方面要求也不是太高，10*10的板子面积上能完成相关设计就可以了。要求相对高一些的与效率搭边，但又不仅仅是效率。实际上要求最高的是温度，板子装在机器里面，电流相对又比较大，所以在散热条件不大好的情况下，板子温度不能过高。
由于是第一次设计电源，在对电感和MOS管不甚了解的情况，加上公司对成本并不敏感的说，于是非常兴奋的发现在mouser能采购到电路图中的绝大多数冷僻的元器件，包括MOS管和电感。
说干就干，一边绘制电路板一边采购元器件（在这之前先仔细查阅每个关键元器件的Datasheet，查看相关参数），由于几乎TI所有的Demo板都是4层板，于是不知天高地厚的我也设计了一款4层板（事后发现这简直是噩梦）
上面这货就是那块4层板，完成设计一周之后它和元器件都回来了。兴冲冲的焊接了两块板子，上电很顺利，挂着电子负载，19V输入，输出12V很顺利。挂上电子负载增加输出，电流增加到1A之后开始有啸叫声，再往上增加电流，就开始掉电压了。两块板子都是如此，再试试升压。
输入11V电压，输出同样是12V，增加电流就开始掉电压，看样子完全无法升压。不管那么多，继续增加输出电流，然后，M2（就是电感左下角那个MOS管）怎么好像在动呀？用手一摸，手上烫了一个水泡，然后，M2掉下来了（热量将焊锡融化了，可以想象温度有多高）……
很明显，这是一次失败的设计。并且由于信号线走在内层，无法测量M2的栅极信号，想要修复测试都无从下手。
于是我开始了我的第二版本设计，吃一堑长一智，这回使用双面板来做设计，并且充电和稳压分开两块板子来做，这样能够独立测试。
（这是充电板）
（这是Webench稳压板，可以看到连电阻电容都使用Webench提供的名称，完全没有改动的）
老规矩，焊接测试。这回充电板几乎没有什么问题，稳压板在降压方面也基本实现功能，但是升压输出电流还是不大，仅有1A。这完全无法达到目标。
并且背面的M２依旧发热厉害，没过多久就烧坏了。换上新的MOS后依旧特别容易烧毁。
这回由于使用的双层板，并且MOS管位置相对宽松，并且留意到M1和M2都是N沟道的MOSFET，并且M1耐压、Ids（Max）都比M2大，封装也略大。于是将M2（CSD16340Q3）附近的阻焊刮开一小部分，再焊一个M1（CSD18503Q5A），再测试，这回顺利多了，不管升降压，输出都能达到12V-6A
基本测试完成之后，将两块板子合并绘成一块大板。
空板是这样的：
可以看到板子上有不少开槽和开窗。这是由于铜厚只有1oz也就是大约35μm，开窗或者开槽之后涂锡可以在不增加板铜厚度的情况下增大过电电流。
由于项目完结有一段时间了，手头只有一块样板，测试报告也不在我手上，只好上几张临时拍的输入输出图片：
输入使用的是稳压电源，这里用到了两个稳压电源，浅绿色表头的输出电流不超过4A，红色表头的输出电流不超过10A。
青色表头的是电子负载，由于有线损的存在，电子负载上的输入电压会低于12V，但是使用万用表在输出端子处测量，电压是妥妥的12V。
上面这个是外电口输入，12V降压输出，可以看到输出达到6A完全没问题。
接下来是升压，将外电口电压直接降至12V，咦，怎么输出电流一直上不去？
想想发现不对，因为有第一级充电电路的存在，输入电压不得低于17V，不然无法向锂电池组充电。
所以想要升压需要从锂电池端输入。
立马调整接线继续测试：
从上图中可以看到，妥妥的6A持续输出，直到输入电压降至10.4V（如果考虑输入线损的情况，可能此时直接输入电压已经低于10V了，没有实际测量）。
如果降低输出电流至3A，输入电压还可以继续降至9.1V。
再将输入接回至外电口测量小电流的降压，得到上面这一组数据。
上面的表格是粗略的计算，主要误差在于没有计算输入导线上的电压损失，直接用表头的数据作为计算依据。
所以计算的输入电压是偏高的，实际上效率会高于表格中的数值。
同时，升压由于输入电流较大，线损也会偏大。印象中提交的测试表格里升压效率是在85%-88%左右，降压效率稳定在94%左右。
另外，这个设计是输出6A，实际上发现这块板子的极限远不在此，短时持续输出可以达到7.5A（只测试了10s左右，不然板子会过热），瞬间输出可以达到10A。
关于热设计这一块，虽然这里缺乏数据支持，但是温度检测我是做过的。使用热成像仪测量，板子上主要的高温点集中在板子背面的二极管附近，由于开槽涂锡了，所以部分热量会导到正面来。在持续6A输出的情况下，最高温度在80摄氏度左右。
设计过程中的感受、对WEBENCH设计工具的评价等：
从这个设计上看来，明显走了不少的弯路，说明Webench也不是完全可靠的，当时的设计资源也不尽丰富。
先说几个缺陷：
我做这个设计之前是仔细学习了TI的课程“开关电源很容易”的，所以知道作为Boost-Buck电路，使用同步架构在性能上会明显优于非同步的架构。但是在Webench上完全找不到同步的架构，只能退而其次选择了非同步的架构。
另外关于MOSFET等电路中元器件的修改，当时提供的可以选择的MOSFET的型号实在太少，所以直接使用了电路推荐的MOSFET。在这个设计中，MOSFET属于功率器件，推荐使用封装太小的MOSFET导致热量堆积，以至于焊锡融化，这算是比较严重的事故了。
不过现在再做同样设计的时候可以看到，明显增加了不少大封装的MOSFET，用户可以根据自己的需求修改MOSFET的型号。
如果我今天再做这个设计，明显会选择SO-8或者更大的贴片MOSFET来实现，焊接调试都会简单很多的。
前面说到，今天重新做了一遍这个设计，我是越做越郁闷。不过换个角度看这是好事情，这说明Webench在完善，我们今后再使用Webench做设计的时候会越来越容易，越来越可靠，不会再像我这样走那么多弯路了。
现在回过头想想，仅凭着对TI的信任，以及一个傻瓜式的Webench平台，我一个几乎没有接触过开关电源设计的新人居然能够做出这么一个超出预期的大功率设计来，也确实不容易。不过我相信，随着Webench工具的完善，再想做同样的事情将不再像我一样耗费好几个月时间来调试，短短1周应该就能够完成的（就是我预期的直接制作4层板，一次打样即可成功。事实证明，这是一个笑话，但是希望Webench能让它不再是笑话）。
本帖最后由 模拟IC 于 2015-6-28 15:38 编辑
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