摘要
當今的電子系統需要越來越多的電源軌（Power Rails）和電源供應解決方案，負載範圍從待機電源的幾毫安培（mA）到 ASIC 或 FPGA 核心電壓調節器的超過 100 安培（A）。針對目標應用擁有合適的解決方案並滿足特定的性能要求至關重要，例如高效率、高可靠度、緊湊的印刷電路板（PCB）空間、精確的輸出調節、快速的暫態響應（Transient Response）以及低解決方案成本。電源管理設計，特別是嵌入式**切換式電源（Switching Mode Power Supply）**設計，對於系統設計人員來說正變得越來越頻繁且具挑戰性，而他們未必都擁有深厚的電源供應器背景。Analog Devices 提供了兩款工具：LTspice IV 和 LTpowerCAD II，以協助設計人員應對這些挑戰。
LTspice® 電路圖擷取與模擬工具為系統設計人員提供了強大的輔助，幫助他們理解類比電路的運作，並將其波形與動態效能視覺化。LTspice 在以下情況下特別有幫助：
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當使用者需要開發新的電路解決方案或不熟悉的電源拓樸（Topology）時。
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如果使用者需要了解或評估新的 LTC 產品時。
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當使用者需要檢查電路的動態行為與效能時。
然而，由於它是通用型的**導向模擬（Simulation-oriented）工具而非導向設計（Design-oriented）**工具，LTspice 存在一些局限性：
- 對於缺乏經驗的電源設計人員，模擬波形無法提供足夠的解釋，也無法在元件選擇和設計權衡（Design Trade-offs）方面提供指導。
- 對於在熟悉的拓撲/解決方案上進行多次重複設計的資深電源設計人員來說，模擬可能不是最必要或最具生產力的設計方法。相反地，他真正需要的是一個試算表（Spreadsheet）工具，能快速計算電源供應器的參數/數值並估算其效能。
- LTspice 模擬不提供詳細的電源效率估算與**損耗細目（Loss Breakdown）**分析，而這對於選擇功率元件非常有用。
- LTspice 並未提供針對切換式電源的便捷、快速的**迴路補償（Loop Compensation）**設計方法。使用者必須自行建立小訊號電路模型，或是使用正弦擾動波形進行重複的時域模擬，這既具挑戰性又耗時。
作為 LTspice 模擬工具的補充，LTpowerCAD 是一款導向設計的工具。作為一套完整的電源供應器設計工具，它可以顯著減輕電源解決方案選擇與設計的負擔，將設計風險降至最低，並提高設計生產力。LTpowerCAD 引導使用者完成整個電源電路設計流程，幫助使用者：
- 根據電源規格搜尋合適的 LTC 解決方案。
- 利用建議與警告功能，選擇並優化**功率級（Power Stage）**元件數值。
- 估算電源供應效率與損耗細目。
- 利用即時迴路與轉移函數波德圖（Bode Plot）設計回授迴路補償。
- 優化負載暫態（Load Transient）效能。
- 將設計結果匯出至 LTspice 電路以進行進一步的模擬。
圖1. LTpowerCAD 是一套完整的電源供應器設計工具，引導使用者從產品選型開始，進行設計優化及外部元件選用，最後將完整的設計匯出至 LTspice 進行模擬。
LTpowerCAD 及其電源電路模型是由一些非常有經驗的電源供應器設計師——即 Analog Devices 的電源應用工程師所開發的。我們致力於與所有使用者分享我們的電力電子知識與電源供應器設計技巧。憑藉準確、經過實驗室驗證的電路模型以及逐步的設計流程，該程式將協助系統設計人員節省設計時間並提升其電源設計品質。
LTpowerCAD 設計工具於 2013 年 6 月發布，程式中已建立了近 200 個 Analog Devices 電源產品的模型。自那時起，我們持續改進其功能，並將越來越多的元件加入程式中。
圖2. 來自 LTpowerCAD II 的功率級設計工具範例。
