德州儀器WEBENCH在線(xiàn)工具，實(shí)現高效設計的秘密

　　現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)的電腦設計輔助工具進(jìn)行輕松的設計和仿真。但以前對這類(lèi)軟件的了解，就是一些具有龐大的裝文件的單機設計軟件。上周在參加了TI公司舉辦的媒體會(huì )，聽(tīng)了TI webench設計中心總監Jeff Perry對德州儀器電源在線(xiàn)設計工具Webench的介紹后，讓我們可以了解到一款高性能設計工具可以做到如此簡(jiǎn)約而又不簡(jiǎn)單。

TI WEBENCH設計中心總監Jeff Perry

　　功能強大的Webench

　　WEBENCH是美國國家半導體于1999年推出的一款在線(xiàn)設計工具，2011年德州儀器收購國家半導體以后，WEBENCH順理成章就成為了TI旗下的一款設計工具、這款在線(xiàn)工具不但能夠對電源、LED、放大器、濾波器、音頻、接口、無(wú)線(xiàn)以及信號路徑等提供高效的設計，同時(shí)還能進(jìn)行高準確度的仿真。根據Jeff介紹，工具提供的參考都是經(jīng)過(guò)工程師的實(shí)際計算驗證，其中的精確度可以達到90%以上。

圖1

　　據介紹，自從1999年推出WEBENCH以來(lái)，到目前已創(chuàng )建了超過(guò)200萬(wàn)款零成本的模擬設計方案，這些工具能夠顯著(zhù)簡(jiǎn)化了設計工作，加速設計進(jìn)程。Jeff在會(huì )上說(shuō)到：自從收購了國家半導體，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，系統電源建筑師；另一個(gè)就是推出了一款無(wú)縫對接功能，能夠將WEBENCH的LED照明與電源設計導出到業(yè)界領(lǐng)先的CAD開(kāi)發(fā)平臺。Jeff提到，TI WEBENCH所提供的導出數據支持altium designer、OrCAD Capture CIS、DxDesigner、DesignSpark、P-CAD等軟件。WEBENCH本身就已經(jīng)提供了快速準確的設計功能，在提供了這個(gè)全新的導出功能后，不但不需要再手動(dòng)向CAD平臺輸入設計，同時(shí)也不許擔心過(guò)程中產(chǎn)生錯誤，因為WEBENCH Schematic Export創(chuàng )建的設計幾秒鐘就可以轉化成CAD軟件所需要的格式。面對這么強大的功能，相信沒(méi)有多少工程師能夠拒絕。

　　如何執行一個(gè)完整的設計

　　在用WEBENCH進(jìn)行設計的時(shí)候，我們首先要選擇要設計的選項，然后通過(guò)輸入一些必要的數據就可以產(chǎn)生多個(gè)不同的設計方案。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，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(huì )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。然后就可以導出原理圖，生成傳統的原型圖。

　　圖2

　　WEBENCH設計中心的總監Jeff通過(guò)一個(gè)實(shí)例給我們現場(chǎng)演示了工具的使用。

　　Jeff選擇了單路輸出的DC電源為功能設計，將其輸入的最大、最小電壓分別設置為22V和14V，并將其輸出電壓、電流設為3.3V，2.0A。并將環(huán)境溫度設計為30℃。在參數確定以后，就選擇生成推薦電路，在幾秒的時(shí)間內就生成了65個(gè)推薦方案，這時(shí)我們還可以通過(guò)功能面板上面的BOM成本、效率、BOM板面積等數據進(jìn)行選擇，WEBENCH就會(huì )篩選出符合需要的方案，這些篩選都能夠在很短時(shí)間內完成，對于提高工作效率來(lái)說(shuō)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)行下一步的設計了，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、工作數值和材料清單等數據。在這里我們還可以對軟啟動(dòng)時(shí)間進(jìn)行參考，同時(shí)也能看到設計中的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，執行Schematic Export導入到CAD軟件。

　　圖4

　　Jeff在會(huì )上提到執行電氣仿真的必要性。根據他的意思，電氣仿真不但能夠驗證在動(dòng)態(tài)環(huán)境下的準確性，還能夠提供線(xiàn)性瞬態(tài)響應，同時(shí)能夠最小化輸出電壓波動(dòng)。而進(jìn)行熱力仿真可以看到對不同元器件的影響，還能根據數據修改銅片厚度，氣流、環(huán)境溫度、電壓、電流等數據。在進(jìn)行熱力仿真時(shí)，我們可以很直觀(guān)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載情況下的設計，而在WEBENCH里面，工程師可以選擇多個(gè)負載輸出的設計，在多輸出設計里，可以定義輸出電壓與負載電流，同時(shí)可以選擇包括波紋濾波器、LDO等數據。

　　為什么選擇WEBENCH？

　　工程師使用WEBENCH設計的時(shí)候，不但可以直觀(guān)的看到設計的效果，進(jìn)行各種仿真，同時(shí)還可以將LED照明和電源等設計導出來(lái)載入相應的CAD軟件中，進(jìn)行下一步的設計，相信這是一個(gè)吸引工程師的重要賣(mài)點(diǎn)。Jeff也提高，TI WEBENCH會(huì )針對CAD軟件的升級進(jìn)行相關(guān)的維護，使其能夠符合最新版的CAD軟件要求。而在設計過(guò)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(mài)點(diǎn)。更為重要的是WEBENCH有一個(gè)針對FPGA/微處理器的電源設計，工程師在執行設計的過(guò)程中，能夠對電壓、電流、軟啟動(dòng)、電源分割等數據進(jìn)行設定。目前WEBENCH數據庫支持的FPGA/微處理器的范圍涵括了Altera、ACTEL、TI、ATMEL、XIlinx、Lattice、Freescale等的主流器件。在當前這些器件應用廣泛的大環(huán)境上，這項功能也是WEBENCH得到關(guān)注的原因之一。

圖5

　　在問(wèn)到關(guān)于該軟件的用戶(hù)人數這個(gè)問(wèn)題上面，Jeff回答道：過(guò)去的一年，WEBENCH用戶(hù)翻了一番，而WEBENCH的用戶(hù)超過(guò)100萬(wàn)，使用該軟件的注冊用戶(hù)達數十萬(wàn)。Jeff還提到，WEBENCH的亞洲用戶(hù)數已經(jīng)超過(guò)了美洲用戶(hù)。