PI Expert设计开关电源软件学习笔记

        PI Expert可提供构建和测试工作原型所需的所有必要信息。这些信息包括完整的交互式电路原理图、物料清单(BOM)、电路板布局建议以及详细的电气参数表。PI Expert还可提供完整的变压器设计，包括磁芯尺寸、线圈圈数、适当的线材规格以及每个绕组所用的并绕线数。

      PI Expert Suite v9.0.4集成了以下三个组件：

      PI Expert：是自动化的图形用户界面(GUI)程序，它可以根据用户的电源规格参数，自动生成围绕Power Integrations某一IC产品系列的电源转换方案。PI Expert可提供构建和测试工作原型所需的所有必要信息。这些信息包括完整的交互式电路原理图、物料清单(BOM)、电路板布局建议以及详细的电气参数表。PI Expert还可提供完整的变压器设计，包括磁芯尺寸、线圈圈数、适当的线材规格以及每个绕组所用的并绕线数。此外，还可生成详细的绕组机械装配说明。该程序可以将设计时间从数天缩短至几分钟。

     PI Xls Designer：PI Xls Designer是基于设计表格的应用程序，能让电源设计师在设计过程中获得更多的控制。同时，也提供包括详细的绕组机械装配说明在内的变压器构建支持。PI Xls Designer根据您提供的有关输入、输出以及其他所有必需的设计规格来执行所有必要的计算，以设计和评估采用Power Integrations的IC的电源转换方案。

     PI Viewer：该工具可查看用旧版PI Expert创建的设计文件。

PI Expert的主要功能和特点

　　PI Expert是一个自动化的图形用户界面（GUI）程序，通过接收用户输入的电源规格参数，自动生成基于PI系列IC设计的电源方案。PI Expert提供了构建和测试工作原型所需的一切信息，其中包括输入电路、器件选择、器件特性利用、箝位电路以及反馈电路在内的完整示意图和BOM.

　　PI Expert还提供完整的磁特性设计，也可生成用于机械装配的详细绕制说明。PIExpert的最新版本为V9.0.

　　运用PI Expert设计开关电源有以下几个步骤：

　　第一步：用设计向导新建一个设计。

　　在向导中我们需要分别选择开关电源的拓扑结构，开关芯片、开关频率、外壳、反馈类型、输入电压类型，输出参数和优化参数。

　　第二步：选择主输出绕组的匝数范围和磁芯选择范围，之后点击完成设计便可生成一个初步的开关电源电路图和设计参数列表。

　　第三步：补充参数。在PI Expert窗口左侧的“设计树试图”中补充设置一些未设置过的参数，如主输出电压，输出绕组叠加方式，EMI滤波结构等，设置完毕后点击“开始优化”即可完成。

　　第四步：手动调整。由于软件根据自身的算法计算元器件的值，所以存在非标或不常用的问题，这会给物料采购带来麻烦，这时候需要在合理的范围内调整器件的值。

　　设计完成后，PI Expert自动生成电路图、设计结果表单、电路板布局、材料清单和变压器构造示意图，非常方便。

        本人使用过这个软件几次，从4.0版本到8.0版本，现在的9.0，版本的提高， PI Expert这款设计软件也在跟随着时代不断的进步，越来越多的帮助到我们的电源设计。。现在就分享下我学习的经历和简单介绍一个学习的案例。。

      1.官网上现在有最新的9.0版本的视频教程，观看PI Expert视频以及六个使用教程，视频教程很详细，讲的很好，用英语讲的，下面有字幕，如果能提供这个软件的更多资料，比如PDF教程，提供详细的案例，这样上手会更快。第一次使用这种软件的时候，该软件对于电源电路设计的人来说是个福音，提高了工作效率，还有几种方案可选。

      2.开机后的界面：

  3.新建一个工程：

  3.进入新的设计向导。

4.上图是新建设计后出现的第一个窗口，从内容看是专为PI产品而开发的,包含所有PI产品的系列和产品选单,，点选相应的产品就可能进行设计了，可能由于后面的设计文件里有PCB布局的内容，所以在这里有封闭形式和外壳形式的选择。根据实际应用选完后点下一个按钮。

5.  PI Expert这款软件的分类很详细,可根据实际情况选择输入电源.如果不是通用可点用户自定义设计输入电压范围。

设计一个5V/0.25A、12V/1A两路输出的电源，通过简单查询PI的产品，初步选定采用TOPSwitch-JX系列芯片，点击【下一步】按钮进入输入参数设置窗口，如下图所示，这里选择交流默认值为通用。

  此图是对输出电源的设置,点添加可把电源设计成单路或多路输出，三个参数选两个,第三项自动计算得出。

6.这里设计的电源输出，容差是默认的，如果不满意自己调整，这个功能在其他的设计工具里不大多见。觉得PI Expert软件设计的还是蛮精细的。（注意看下面的灰色框框里的数据）

设置好输入参数后，点击【下一个】按钮，进入输出参数设置窗口，单击【添加】按钮对输出参数（电压、电流等）进行设置，如下图所示。   

完成相关参数设置后，弹出优化窗口，如下图，在窗口中可设置最终优化方案的数目，也可对磁芯范围进行设置，单击【确定】按钮，软件开始进行优化，如下图。

PI Expert会根据用户输入的规格参数自动生成电路原理图，其中，较为关键的参数有：

　　（1）输出叠加方式：因为交流叠加式可提供较佳的交叉稳压和工作效率，故输出绕组采用交流叠加的方式进行互连。

　　（2）反馈类型：为了得到较佳的稳压效果，此处选择使用TL431作为反馈，并使用偏置绕组进一步减少开关电源的空载功耗。反馈电路的选择直接决定着输出电压的稳压精度，反馈电路一般有初级反馈和次级反馈，次级反馈又有次级稳压管和次级TL431两种电路形式。使用齐纳二极管作为参考的次级侧反馈电路在温度变化时通常可提供约±7%的输出调整率，而带TL-431的次级侧反馈通常可为线电压和负载漂移提供优于±5%输出电压稳压精度。

　　（3）漏极箝位电路：PI Expert提供了三类不同的箝位电路。软件会根据电源的总输出功率自动选择最佳的箝位电路。由于此电源输出功率在20W以下，故采用简单的稳压二极管箝位电路。

　　PI Expert设计完成再手工调整后的开关电源原理图如图1所示。

      在额定负载情况下，当输入电压为220V时，实测开关电源的输出电压波形如图2所示。从图上可以看出，开关电源的输出特性良好，电压波动非常小。再测输出的纹波波形如图3所示，由图上可以看出，5V的纹波普遍在±100mV左右，12V的纹波在±100mV以下，效果理想。额定负载情况下，当输入电压为85V时，测试输出电压的波动和纹波均在允许范围内，未出现电源复位重启现象；当输入电压为265V时，测试输出电压的波动和纹波均在允许范围内，未出现电源复位重启现象；再对电源作保护功能的测试。使开关电源的输出过载或短路时，开关电源进入2.5s间隔的自动复位重启保护；输出负载正常时开关电源恢复正常工作。