網(wǎng)上仿真工具在LED驅(qū)動器設(shè)計中的應用

     LED照明設(shè)計過程中，工程師們選好LED驅(qū)動器方案后，就可以開始具體的LED照明電路設(shè)計。這個電路設(shè)計過程并不輕松，涉及到確定具體的設(shè)計要求(如電壓、電流及LED數(shù)量等)、繪制應用電路圖、進行設(shè)計分析和確定最終物料單(BOM)等，需要工程師耗費相當多的時間和精力。

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

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

　　主要功能及當前支持的LED驅(qū)動器

　　這GreenPoint?設(shè)計工具提供交互式網(wǎng)上設(shè)計及驗證環(huán)境，幫助加速固態(tài)照明(SSL)方案的電路板設(shè)計。這GreenPoint?設(shè)計工具根據(jù)LED配置、電壓、電流或開關(guān)頻率等用戶設(shè)計要求，自動計算出最優(yōu)的電路配置，選擇恰當?shù)碾姼兄岛碗娙葜担⒁越换ナ骄W(wǎng)上電路圖顯示出最終設(shè)計。這GreenPoint?設(shè)計工具然后使用Transim專有的WebSIM?技術(shù)，幫助測試建議的方案。這工具本質(zhì)上是一個虛擬測試臺，提供多種分析，方便工程師有效及高效測試其方案的性能。

　　一旦設(shè)計通過驗證，這GreenPoint®設(shè)計工具就生成物料單(BOM)和綜合設(shè)計報告，包括仿真結(jié)果、電路圖和設(shè)計數(shù)據(jù)。這GreenPoint?設(shè)計工具中結(jié)合了安森美半導體的電子商務工具，使用戶能夠甄選供應商的不同元件，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)計文檔，留作后續(xù)參考和進一步修改之用。

　　安森美半導體目前能夠使用GreenPoint?設(shè)計工具進行網(wǎng)上設(shè)計的器件包括CAT4201高能效降壓LED驅(qū)動器、NCL30000功率因數(shù)校正TRIAC可調(diào)光LED驅(qū)動器、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多拓撲結(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)動器，以及NSI45系列恒流穩(wěn)流器及LED驅(qū)動器中的多款器件。安森美半導體后續(xù)將來更多器件支持這設(shè)計工具。

　　關(guān)鍵應用設(shè)計步驟解析

　　如前所述，工程師只要利用四個主要步驟就可以輕松搞定高能效LED驅(qū)動器應用電路設(shè)計。工程師們可能會非常急切地利用這工具進行設(shè)計，自然可能發(fā)出這樣的疑問：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

　　安森美半導體提供多個入口，方便工程師快速地利用這工具進行應用電路設(shè)計。對于中國工程師而言，一項必要的鋪墊性工作就是登陸安森美半導體中文網(wǎng)站，點擊主頁中的“MyON”標簽頁，注冊您個人在安森美半導體網(wǎng)站上的帳戶，只需輕松幾步即可完成。可不要輕視這項工作，因為它是您應用GreenPoint?設(shè)計工具的不可缺少的基礎(chǔ)，可以讓您在后續(xù)設(shè)計工作中，輕易地保存、修改甚至與其他注冊用戶分享您的設(shè)計。

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

　　注冊完成后，只需從多個可選入口中選擇其中的一個，即可進入工具頁面。最簡單直接的入口，就是位于網(wǎng)站主頁右上部的工具導航區(qū)(見圖1a中的紅色橢圓框部分)，點擊后，即可進入具體的設(shè)計工具頁面(見圖2)。

　　其它一些入口方式也非常簡單。例如，將鼠標移到網(wǎng)站主頁中“應用”標簽頁并在彈出菜單中選擇“LED照明”，即可進入LED照明應用專區(qū)，在顯眼位置同樣可以看到設(shè)計工具的導航欄(見圖1b)。另一種方法是在主頁上直接點擊“MyON”標簽，輸入您的登錄ID和密碼后，即可進入MyON專區(qū)，同樣通過相關(guān)導航欄即可進入設(shè)計工具頁面(見圖1c)。當然，設(shè)計工程師也可以在主頁“設(shè)計支援”標簽頁的下拉菜單中選擇“設(shè)計資源”后循工具導航欄進入。

　　除了這些入口方式，還有其它一些方式可供選用，如在主頁“產(chǎn)品”標簽頁從LED驅(qū)動器列表中選擇帶有“Design it”相關(guān)圖標的產(chǎn)品，或是在搜尋框中輸入具體器件型號后在相關(guān)產(chǎn)品小結(jié)頁面，點擊導航欄后進入，等等，不一而足。

圖2：在設(shè)計工具頁面點擊所選LED驅(qū)動器欄前的“Design it”即可開始設(shè)計。

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

　　(二) 定要求

　　如上所述，進入NCL30000的設(shè)計頁面后，需要根據(jù)具體應用，針對性地選定設(shè)計要求，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。

圖3：確定設(shè)計要求。

　　如圖4所示，為了便于工程師參閱所選LED驅(qū)動器的數(shù)據(jù)表，此工具在頂部提供了相關(guān)數(shù)據(jù)表的鏈接，點擊相關(guān)圖標即可使用。另外，為了給工程師提供最大程度的便利性并節(jié)省設(shè)計時間，此工具為每項數(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)計要求，點擊下面的“Generate Design”按鈕，即可快速地生成設(shè)計電路圖了。

　　(三) 審設(shè)計

　　承接上一步，工具自動生成如下所示的NCL30000電路圖。對照這個電路圖，我們可以進一步審視各外部元件。如果需要修改某個元件的值，只需使用鼠標點擊元件代號下面的藍色數(shù)值部分，即彈出對話框，可以在這對話框中輸入目標值，再點擊“OK”按鈕保存即可。如要修改電阻R3的阻值，點擊“R3”下面的藍色字體的“5.60 kΩ”即彈出對話框，再在對話框中修改即可。保存后，系統(tǒng)將更新電路圖。

圖4：在電路圖(部分)中可以進一步修改元件值，并進行直流或交流仿真測試

　　一旦所有元件值確定無誤，即可點擊相應的按鈕，進行直流輸入瞬態(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，即可進入仿真結(jié)果頁面(見圖5)。結(jié)束仿真后，點擊圖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擊器件型號右側(cè)的軟盤圖標，隨時保存設(shè)計，防止丟失設(shè)計導致返工。

圖5：仿真測試結(jié)果。

　　(四) 定BOM

　　仿真測試完成后，就可以進入下一步：確定設(shè)計的最佳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，目前支持這一過程元件選擇的代理商有Digi-Key，故表中相應列舉了相關(guān)器件的Digi-Key型號和原廠型號。另外，鑒于RoHS已經(jīng)成為影響工程師設(shè)計的一項重要因素，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)前點擊復選框并點擊下面的“Apply”(應用)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，應用電路設(shè)計過程就基本結(jié)束了。當然，工程師還可以進一步點擊“Design Summary”標簽頁，系統(tǒng)性地查看在前述步驟中選定的設(shè)計要求、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，方便進一步地回顧或?qū)忛喸O(shè)計。最后，在“My Designs”標簽頁，工程師還可以方便地查看自己進行的所有設(shè)計，能夠重新打開或刪除某項設(shè)計，或是將自己的設(shè)計與另一位MyON注冊用戶分享等。

　　總結(jié)：

　　固態(tài)照明市場持續(xù)增長發(fā)展，新、老供應商都期望利用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。安森美半導體身為應用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應商，針對多種LED照明應用提供寬廣范圍的高能效LED驅(qū)動器方案及相關(guān)GreenPoint?參考設(shè)計，還進一步提供新的GreenPoint?設(shè)計工具，讓新興照明應用的設(shè)計人員坐在工作臺就能輕松設(shè)計，幫助他們大幅縮短開發(fā)時間，加快產(chǎn)品上市進程。