Herramientas para la conversión de potencia
Hay muchas técnicas disponibles para la conversión de potencia, y la selección se suele basar en los requisitos de la carga.
El método más sencillo es una opción no regulada en la que la tensión de salida puede variar en función de los cambios en la entrada o la carga.
Esta solución suele estar compuesta por un transformador, un rectificador y un condensador para suavizar la salida.
En algunos casos, es necesario emplear una fuente regulada a fin de tener un control más estrecho sobre la salida. Se trata de diseños más sofisticados que pueden incluir mecanismos para proteger la alimentación y la carga en caso de avería. La mayoría de las fuentes de alimentación reguladas son conmutadas, pero aún hay algunas aplicaciones específicas que utilizan técnicas de conversión lineal.
Si hacen falta niveles de tensión adicionales, se pueden usar reguladores de tensión para una conversión localizada.
Las fuentes de alimentación son diseños relativamente complejos, especialmente debido a todas las normativas actuales sobre seguridad y eficiencia. A grandes rasgos, el diseñador debe saber cuál será el tipo y el rango de la tensión de entrada y los requisitos de tensión y potencia en la salida. Otros datos importantes para definir una solución de conversión de potencia son la capacidad de la carga para soportar el rizado y el ruido o las fluctuaciones rápidas de tensión. Todo diseño precisa de algún tipo de conversión de alimentación, así que esta es una tarea muy frecuente; por lo tanto, hay muchas herramientas para ayudar a los diseñadores en estos proyectos.
Analog Devices ofrece distintas herramientas para circuitos de potencia, como LTpowerCAD para el diseño y la simulación de fuentes de alimentación CC-CC. El programa recomienda valores de componentes y hace una estimación del rendimiento para una aplicación específica. Disponemos de más opciones de análisis y simulación exportando el modelo a LTspice.
Coilcraft dispone de herramientas en línea como ayuda para seleccionar transformadores y bobinas en casi cualquier diseño. También ofrecen enlaces a herramientas de simulación útiles de otros proveedores.
La herramienta en línea EE-Sim Solution Finder de Analog Devices ayuda a los diseñadores a buscar dispositivos que cumplan determinados parámetros y características antes de pasar a la herramienta de conversión CC-CC EE-Sim para generar y simular todo el diseño.
La herramienta de diseño WebDesigner+ Power Supply de onsemi permite a los diseñadores seleccionar entre una amplia gama de diodos y MOSFET en CI con filtros sofisticados (imagen 6). Es una herramienta preparada para técnicas de CA/CC y CC/CC y permite modelar diseños y generar informes.
La eDesignSuite de STMicrolectronics contiene herramientas para el diseño de fuentes de alimentación CC/CC y CA/CC, sobre todo para cargadores de batería con energía solar.
TI WEBENCH Power Designer es una herramienta en línea para configurar circuitos de fuentes de alimentación CA o CC con base en aplicaciones específicas.
En la página de recursos Power Management de Mouser, hay más herramientas para soluciones de potencia.
Herramientas para el diseño de RF
El proceso de diseño en RF es fundamental en la sociedad actual, ya que abarca cosas como el Bluetooth®, las redes wifi o las redes móviles 5G. Es decir, sin la RF no podríamos estar conectados ni comunicarnos.
Sin embargo, el diseño de RF puede ser muy complejo, ya que las altas frecuencias suponen longitudes de onda muy cortas, lo que implica que hay que tener en cuenta las propiedades físicas de la PCI y los componentes. Por lo tanto, los diseñadores analizarán el diseño con el objetivo de entender el comportamiento de las ondas electromagnéticas, en lugar de fijarse solo en la tensión y la intensidad.
Además, también deben pensar en la adaptación de impedancias, la reflexión, la diafonía, el diseño de la PCI, las antenas y muchos otros fenómenos relacionados con la RF.
Los niveles de tensión e intensidad son importantes en RF, pero hacen falta parámetros adicionales para definir el comportamiento del circuito adecuadamente, como el ancho de banda, la potencia de la señal, la relación señal/ruido (SNR) y la interferencia de RF (RFI). También habrá requisitos normativos que dependerán de cuál es el diseño y de dónde se va a usar.
Puesto que los circuitos de RF son especialmente complejos, las herramientas son de gran utilidad en el diseño, ya que nos ayudan a efectuar los cálculos y a determinar cómo debe ser la PCI. Los simuladores de RF deben modelar los efectos electromagnéticos de los encapsulados de los CI y las interconexiones, así como el funcionamiento del circuito.
Analog Devices tiene distintas herramientas para el diseño de sistemas de RF, como un sintetizador PLL (ADIsimPLL) y un simulador de cadena de señal de RF de 50 etapas (ADIsimRF). El ADIsimSRD es un estudio de diseño con el que los ingenieros pueden crear y ajustar sistemas inalámbricos de corto alcance.
El sitio web de Analog Devices también cuenta con una herramienta para adaptar cargas complejas a una impedancia de línea y otra para convertir unidades estándar de medida de potencia y fortaleza de la señal (por ejemplo, VRMS, dBm, dBu, dBV).
Qorvo, un especialista en componentes de RF, ofrece varias herramientas para el proceso de diseño RF; con su ayuda, los diseñadores pueden abordar algunos de los problemas ya mencionados, como la adaptación de fuente y carga o el cálculo de la transferencia de potencia con ondas estacionarias reflejadas.
Resumen
Aunque los diseños modernos son muy complejos y los plazos para ejecutarlos son cada vez más estresantes, la comercialización de diseños sin errores (sin que sea necesario rediseñar nada) sigue siendo crucial para ahorrar tiempo y dinero.
Recientemente, han aparecido en Internet multitud de herramientas prácticas para el proceso de diseño, con las que los ingenieros pueden acometer tareas como la selección de componentes, los cálculos o la simulación de circuitos. Al usar estas ayudas (que suelen ser gratuitas), es posible tener un mayor grado de confianza en los diseños antes de gastar dinero en la creación de un prototipo de hardware.
