PI Expert常见问题

PI Expert常见问题

下面的问题解答将有助于您了解PI Expert电源设计软件的安装和使用。

I. 概述
II.设置和安装
III.电源设计
IV.优化



I. 概述

PI Expert Online有什么最新特性?

  • 可通过Web浏览器进行访问 – 无需安装软件
  • 能够接收更新和新功能
  • 完全集成PI XLs – 无需再另外运行别的程序

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II.PI Expert Online可兼容哪些浏览器?

下表显示了PI Expert Online对浏览器的兼容性。

浏览器
版本*
支持
有限支持** 
Internet Explorer    11    X  
   10    X  
   9      X
Google Chrome    33    X  
   32      X
   31      X
   30      X
Firefox    28    X  
   27      X
   26      X
   25      X
Opera    20      X
Safari    5.17      X

*PI Expert Online将会对以上浏览器的后续新版本提供支持。
** PI Expert要求采用HTML5技术。旧版浏览器可能无法
完全兼容。

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III.电源设计

    • 什么是“使用确定关键参数进行优化”?

 

      PI Expert允许用户对优化引擎进行限制,以使用固定到用户所选值的特定参数进行优化。举例来说,该功能在用户想使用引擎给出的功率值,但需在设计过程中作出谨慎决定时,就非常有用。例如,您可以要求引擎检验优化路线,但将VOR和/或KP限定为一个特定值。引擎将检验多个迭代设计,根据强加的限制条件提供最佳解决方案。注意:在有些情况下,您可能因对引擎强加过多的限制条件,而使优化路线产生不出优化结果。



    • PIXls设计的文件扩展名是否有变化?

 

      是的。所有PIXls设计表格的文件扩展名现在为单一扩展名“文件名.pixls”。当您转换旧设计时,文件扩展名将自动进行转换。



    • 为什么PI Expert和PI Xls在变压器构建中使用多股并绕线?

 

      PI Expert和PI Xls均使用多线并绕绕组。因此,它将使用两股或三股(或多股)细并绕线,而不是使用一根粗导线。这样可以降低集肤效应损耗,填满整个骨架宽度,降低漏感,从而实现更为优化的设计。



    • 在PI Expert和PI Xls中,什么是“每个引脚的最大端接数”?

 

      PI Expert和PI Xls在变压器设计中均使用多线并绕绕组。因此,它将使用两股或三股(或多股)细并绕线,而不是使用一根粗导线。随着越来越多的并绕线的使用,特别在导线较粗而引脚较细的情况下,就很难将所有这些导线端接到单个引脚,小骨架的情况便是如此。此时,最好在2个或3个不同的引脚直接分割导线,以便进行端接。“每个引脚的最大端接数”规定了可以端接到单个引脚的导线数,默认设置为每个引脚4根导线。对于细导线,该数字可以提高到6;对于粗导线,该数字可能低至2。



    • 我对PI Expert中使用的术语不太熟悉,它们的定义在哪里可以找到?

 

      工具栏上有个“帮助”按钮,PI Expert内有提示窗口,或者可以随时按F1功能键。选择“帮助”按钮后将启动与表单或窗口内容一致的帮助实用程序。在各个“帮助”主题下,您将找到常见问题的答案、相关术语以及软件使用方法指导。如需了解一般电源术语的更多详细信息,我们建议用户阅读所选器件的适用

应用指南

      。(请参阅“帮助”了解详细信息)。



    • 我如何指定含有一路负DC输出的设计?

 

      当输出总数为2或2以上时,PI Expert允许有一路负输出(负输出不能为主输出)。进行需要一路负输出的设计时,只需将负DC输出输入为正值即可。确定变压器引脚布局和最后的PCB布局时,一定要记住哪路输出为负。



    • 变压器的最大功率能力(PMAX)是由什么决定的?

 

      变压器功率能力是通过使用“面积乘积”法(Ae x Aw)来决定的。效率、器件开关频率和变压器边距都是这种计算方法中要考虑的因素。



    • 什么是“左侧边距”和“右侧边距”?

 

      使用PI Expert和PIXls可以灵活指定骨架各侧的���距(水平骨架为左侧和右侧,垂直骨架为顶部和底部)。这对于指定不对称边距特别有用。在PI Xls中,参数M表示所需总安全边距的一半。因此,如果将M指定为3.0 mm,软件将认为骨架的左侧(或顶部)边距为3.0 mm,右侧(或底部)边距为3.0 mm。



    • 我注意到开气隙后的磁芯等效电感量(ALG)的计算结果出现不一致的情况,这是软件bug吗?

 

      PI Expert在ALG计算中使用了非整数的初级绕组圈数。在大多数情况下,由于初级绕组圈数比较大,计算误差都非常小。在与磁芯供应商进行沟通时,请对ALG值进行必要的修改。



    • 默认效率估计值是如何得出的?

 

      默认效率基于

AN-21

      (TOPSwitch-II)、

AN-26

      (TOPSwitch-FX)和

AN-29

      (TOPSwitch-GX)中的效率曲线。TinySwitch-II的效率是根据对实际电源的评估进行估算的。根据这些曲线可以估算出给定AC输入电压和输出电压下的电源效率。输出功率介于5 V和12 V之间时,效率可以通过线性插值方法估算出来。PI Expert可以估算出在5 V到12 V范围之外的输出的效率偏差。



    • PI Expert可以帮助我进行封装选择和热评估吗?

 

      PI Expert可以估算出PI器件和次级侧二极管所需的散热片尺寸。该尺寸取决于所使用的散热片类型,即PCB上铺铜、铝板材散热片或铝挤型散热片。



      对于PCB上铺铜散热,软件假设散热区域为正方形。散热区域的形状对散热片的有效热阻有非常大的影响,从而决定散热片的实际效用。



      对于铝板材散热片,软件假设散热区域是高度为20 mm的矩形。计算将根据材质进行,软件假设使用的是厚度1.6 mm的铝合金(3003或5052)。



      对于外部铝挤型散热片,软件会将数据手册中规定的热阻降低20%,然后提供有关所需尺寸的建议。



      PI Expert 可以与

AN-21

AN-26

AN-29

      配合使用以深入了解封装耗散。一般来讲,在50°C的环境温度下,当器件耗散超过约1.5 W(敞开式)或1 W(适配器/壳体)时,可以考虑使用散热良好的Y封装和E封装。



      散热设计会进一步受到极端工作温度、不良布局、高海拔条件、低效率变压器设计和/或气流限制的负面影响。当工作电流接近最大电流限度时,Power Integrations建议将所有TOPSwitch、TinySwitch、LinkSwitch及and PeakSwitch产品的最大工作结温设定在110°C。这通常会提供充足的最小器件热关断设计裕量,将器件以及元件间的差异考虑在内。



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IV.优化

    • 通过输入电容、TOPSwitch/TinySwitch-II和/或我的首选变压器并不能实现优化,如何才能解决这一问题呢?

 

      如果输出功率超出了所考虑器件的能力,优化工具将会选择最符合您要求的器件组合。此选择取决于主菜单上“活动设计”内的“优化参数”部分的数据。如果优化工具选择的器件比首选器件小,用户可以强制选择首选元件。只需从PI器件选择对话框中选择所需的器件,然后从设计方案过滤器对话框中确保磁芯起始输入与磁芯结束输入一致,并且磁芯是您希望软件在设计中使用的。然后单击优化按钮,允许软件生成对器件及变压器尺寸具有额外限制的解决方案。



      变压器功率能力是通过使用“面积乘积”法(Ae x Aw)来决定的。电源效率和开关频率都是这种计算方法中要考虑的因素。



      在所有情况下,优化工具都将选择最佳的输入电容。用户无法改写这一元件选择。如果需要其它输入电容,用户应进行手工设计。或者,用户可以输入与输入电容的平均DC电压对应的DC输入电压,让软件根据此规格重新进行设计。



    • 为什么我的成本优化和效率优化获得了相同的效率估计值?

 

      PI Expert假定电流波形参数与AN-21、AN-26和AN-29的情况一致(因功率要求、AC输入电压和所使用的PI器件而异)。因此,估计效率不会考虑优化目标的变化。在实际情况下,变压器设计经过效率优化的原型,其效率要高于经过成本优化的原型。



    • 什么是成本优化?

 

      在成本优化过程中,软件会根据其内置的标准对许多使用不同磁芯、次级绕组圈数、次级输出叠加配置及输出二极管组合的设计进行评分。在整个优化过程中都会维护一份高分设计列表。成功完成优化后,将会显示这份高分设计列表。随后,用户可以从中选择最适合其应用的设计。



      成本优化基于以下主要思路:



      • 首先选择能够提供功率的最小PI器件。

        这一步骤并不仅仅是要确保器件的额定功率(来自数据手册)大于指定的功率。这是优化过程中的第一步,它通常需要考虑多项关键工作参数,其中包括最大占空比(DMAX)、初级峰值电流(IP)、反射输出电压(VOR)以及初级峰值电流与初级纹波电流的比例(KP)。
      • 然后选择能够提供功率的最小变压器磁芯。

        与选择合适的PI器件类似,选择变压器磁芯是通过使用多项关键工作参数来完成的。这些参数包括磁通密度(BM和BP)、气隙长度(LG)、初级绕组层数(L)以及绕组的物理尺寸与骨架窗口的密合系数(FF)等。



    • 什么是效率优化?

 

      效率优化仅适用于TOPSwitch和DPA-Switch系列器件。有两个关键因素对于理解效率优化方法很有帮助:



      优化工具将选择能够提供指定功率且具有器件电流限流点裕量的PI器件。



      PI Expert效率优化程序将首先搜索能够提供指定功率的最小的PI器件。软件然后会降低初级峰值电流与初级纹波电流的比例(KP),以使设计更具连续性。这将减小初级峰值电流(IP),进而减小初级和次级绕组中的峰值和RMS电流。电流强度的降低会带来导通损耗的降低,最终提高整体供电效率。



      接下来选择能够有效提供指定功率的磁芯。



      优化过程中的这一步骤可以确保所选的磁芯不仅能够提供功率,而且还不会有显著的损耗。所产生的损耗包括由磁通密度(BM)表示的磁芯损耗、初级绕组层数(L)和初级RMS电流(KP)表示的铜损,以及由气隙长度(LG)表示的漏感。



      与成本优化一样,接下来会对大量设计进行检验,并转入优化过程。PI Expert随后将检索出得分最高的设计列表,并将其显示出来。



    • 优化工具如何进行工作?

 

      优化工具将生成多个设计方案,并与Power Integrations工程师编写的专业设计规则数据库进行比较。优化工具引擎然后搜索最小的设计方案,它应该能够满足或超越该数据库中所规定的极限。



      Power Integrations建议,所有设计方案的构建和性能检验均应根据用户的具体要求来进行。这包括独立检验安全、热性能和系统可靠性。



    • 成本优化提供的结果伴随一则警告消息“对输出功率水平(Po)而言,磁芯尺寸可能太小”。这是严重问题吗?

 

      成功完成成本优化后也会出现这样的消息。成本优化将考虑额定功率(PMAX)在指定输出功率的90%以内的变压器。这则警告消息表示,能够以连续额定功率工作的设计比较接近该磁芯/骨架尺寸的最大能力。在这种情况下,建议用户进一步评估电源的热性能。



      用户可能需要考虑磁芯更大的方案。要想生成这些结果,您必须在优化过程中,在“解决方案过滤器”对话框的“磁芯开始”和“磁芯结束”中设置所需的磁芯。



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