德州儀器WEBENCH在線工具，實(shí)現(xiàn)高效設(shè)計(jì)的秘密 - 全文

　　現(xiàn)在的工程師與老一輩的工程師相比，有一個(gè)最大的不同就是可以借助先進(jìn)的電腦設(shè)計(jì)輔助工具進(jìn)行輕松的設(shè)計(jì)和仿真。但以前對這類軟件的了解，就是一些具有龐大的裝文件的單機(jī)設(shè)計(jì)軟件。上周在參加了TI公司舉辦的媒體會，聽了TI webench設(shè)計(jì)中心總監(jiān)Jeff Perry對德州儀器電源在線設(shè)計(jì)工具Webench的介紹后，讓我們可以了解到一款高性能設(shè)計(jì)工具可以做到如此簡約而又不簡單。

TI WEBENCH設(shè)計(jì)中心總監(jiān)Jeff Perry

　　功能強(qiáng)大的Webench

　　WEBENCH是美國國家半導(dǎo)體于1999年推出的一款在線設(shè)計(jì)工具，2011年德州儀器收購國家半導(dǎo)體以后，WEBENCH順理成章就成為了TI旗下的一款設(shè)計(jì)工具、這款在線工具不但能夠?qū)﹄娫础?a target="_blank">LED、放大器、濾波器、音頻、接口、無線以及信號路徑等提供高效的設(shè)計(jì)，同時(shí)還能進(jìn)行高準(zhǔn)確度的仿真。根據(jù)Jeff介紹，工具提供的參考都是經(jīng)過工程師的實(shí)際計(jì)算驗(yàn)證，其中的精確度可以達(dá)到90%以上。

圖1

　　據(jù)介紹，自從1999年推出WEBENCH以來，到目前已創(chuàng)建了超過200萬款零成本的模擬設(shè)計(jì)方案，這些工具能夠顯著簡化了設(shè)計(jì)工作，加速設(shè)計(jì)進(jìn)程。Jeff在會上說到：自從收購了國家半導(dǎo)體，德州儀器在WEBENCH上面已經(jīng)添加了兩百多種的TI器件。同時(shí)在去年，TI給這款軟件添加了兩款新功能：一就是給WEBENCH添加了新工具，系統(tǒng)電源建筑師；另一個(gè)就是推出了一款無縫對接功能，能夠?qū)EBENCH的LED照明與電源設(shè)計(jì)導(dǎo)出到業(yè)界領(lǐng)先的CAD開發(fā)平臺。Jeff提到，TI WEBENCH所提供的導(dǎo)出數(shù)據(jù)支持altium designer、OrCAD Capture CIS、DxDesigner、DesignSpark、P-CAD等軟件。WEBENCH本身就已經(jīng)提供了快速準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)功能，在提供了這個(gè)全新的導(dǎo)出功能后，不但不需要再手動向CAD平臺輸入設(shè)計(jì)，同時(shí)也不許擔(dān)心過程中產(chǎn)生錯誤，因?yàn)閃EBENCH Schematic Export創(chuàng)建的設(shè)計(jì)幾秒鐘就可以轉(zhuǎn)化成CAD軟件所需要的格式。面對這么強(qiáng)大的功能，相信沒有多少工程師能夠拒絕。

　　如何執(zhí)行一個(gè)完整的設(shè)計(jì)

　　在用WEBENCH進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們首先要選擇要設(shè)計(jì)的選項(xiàng)，然后通過輸入一些必要的數(shù)據(jù)就可以產(chǎn)生多個(gè)不同的設(shè)計(jì)方案。同時(shí)在WEBENCH界面里，還提供了對BOM成本和面積與效率等的優(yōu)化選項(xiàng)，同時(shí)還能對封裝等進(jìn)行選擇，針對不同的要求可以篩選出符合條件的方案。在選擇了確定的方案以后，就會生成一個(gè)電路原理圖，然后盡可以進(jìn)行電氣分析，并能生成一個(gè)layout，并能對你選選擇溫度進(jìn)行熱力仿真分析，模擬熱量對不同元器件產(chǎn)生的影響。然后就可以導(dǎo)出原理圖，生成傳統(tǒng)的原型圖。

　　圖2

　　WEBENCH設(shè)計(jì)中心的總監(jiān)Jeff通過一個(gè)實(shí)例給我們現(xiàn)場演示了工具的使用。

　　Jeff選擇了單路輸出的DC電源為功能設(shè)計(jì)，將其輸入的最大、最小電壓分別設(shè)置為22V和14V，并將其輸出電壓、電流設(shè)為3.3V，2.0A。并將環(huán)境溫度設(shè)計(jì)為30℃。在參數(shù)確定以后，就選擇生成推薦電路，在幾秒的時(shí)間內(nèi)就生成了65個(gè)推薦方案，這時(shí)我們還可以通過功能面板上面的BOM成本、效率、BOM板面積等數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，WEBENCH就會篩選出符合需要的方案，這些篩選都能夠在很短時(shí)間內(nèi)完成，對于提高工作效率來說是非常行之有效。

　　圖3

　　我們在選定一個(gè)方案之后就可以進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)了，在這個(gè)步驟，我們可以看到輸出效率圖，原理圖，優(yōu)化選擇、工作數(shù)值和材料清單等數(shù)據(jù)。在這里我們還可以對軟啟動時(shí)間進(jìn)行參考，同時(shí)也能看到設(shè)計(jì)中的BOM覆蓋面積，BOM成本還有效率。我們還能夠在這里進(jìn)行仿真，執(zhí)行Schematic Export導(dǎo)入到CAD軟件。

　　圖4

　　Jeff在會上提到執(zhí)行電氣仿真的必要性。根據(jù)他的意思，電氣仿真不但能夠驗(yàn)證在動態(tài)環(huán)境下的準(zhǔn)確性，還能夠提供線性瞬態(tài)響應(yīng)，同時(shí)能夠最小化輸出電壓波動。而進(jìn)行熱力仿真可以看到對不同元器件的影響，還能根據(jù)數(shù)據(jù)修改銅片厚度，氣流、環(huán)境溫度、電壓、電流等數(shù)據(jù)。在進(jìn)行熱力仿真時(shí)，我們可以很直觀的看到在溫度影響的板子的不同顏色。

　　上面Jeff所提到的例子是單負(fù)載情況下的設(shè)計(jì)，而在WEBENCH里面，工程師可以選擇多個(gè)負(fù)載輸出的設(shè)計(jì)，在多輸出設(shè)計(jì)里，可以定義輸出電壓與負(fù)載電流，同時(shí)可以選擇包括波紋濾波器、LDO等數(shù)據(jù)。

　　為什么選擇WEBENCH？

　　工程師使用WEBENCH設(shè)計(jì)的時(shí)候，不但可以直觀的看到設(shè)計(jì)的效果，進(jìn)行各種仿真，同時(shí)還可以將LED照明和電源等設(shè)計(jì)導(dǎo)出來載入相應(yīng)的CAD軟件中，進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)，相信這是一個(gè)吸引工程師的重要賣點(diǎn)。Jeff也提高，TI WEBENCH會針對CAD軟件的升級進(jìn)行相關(guān)的維護(hù)，使其能夠符合最新版的CAD軟件要求。而在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行效率和成本的優(yōu)化選擇，這也是WEBENCH的另一個(gè)賣點(diǎn)。更為重要的是WEBENCH有一個(gè)針對FPGA/微處理器的電源設(shè)計(jì)，工程師在執(zhí)行設(shè)計(jì)的過程中，能夠?qū)﹄妷骸㈦娏鳌④泦印㈦娫捶指畹葦?shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定。目前WEBENCH數(shù)據(jù)庫支持的FPGA/微處理器的范圍涵括了Altera、ACTEL、TI、ATMEL、XIlinx、Lattice、Freescale等的主流器件。在當(dāng)前這些器件應(yīng)用廣泛的大環(huán)境上，這項(xiàng)功能也是WEBENCH得到關(guān)注的原因之一。