PI Expert FAQ
다음 정보는 PI Expert 파워 서플라이 설치 및 사용에 대한 유용한 팁을 제공합니다.
I. 일반
II. 설정 및 설치
III. 파워 서플라이 설계
IV. 최적화
I. 일반
PI Expert Suite v8.6의 새로운 기능
다음은 PI Expert Suite 버전 8.6의 여러 새로운 특징과 기능을 설명합니다.
PI Expert
- PI Expert가 TOPSwitch-JX 제품군 설계를 완벽히 지원합니다.
- 새로운 모습의 애플리케이션: 새로운 GUI용 마이크로소프트 표준 기반의 사용자 인터페이스를 사용합니다.
- 추천 보드 레이아웃 설계 보기 기능이 강화되어 특정 설명에 해당하는 영역을 강조표시해 나타내줍니다.
- 부품 라이브러리에는 새로운 부품들이 업데이트 되었습니다: 퓨즈, 퓨저블 저항, 써미스터, 션트 레귤레이터, 옵토커플러 및 히트싱크
- 히트싱크 관련 계산 기능이 개선되었습니다.
- PI Expert에서 이제 Rich Text 포맷으로 내보내기가 지원됩니다.
PI Xls
- PI Xl Designer는 벅 토폴로지의 LinkSwitch-PH와 LLC 공진형 토폴로지의 HiperLCS를 지원합니다.
- PI Xl 스프레드시트를 위한 드롭 다운 기능을 내장하였습니다.
- 새로운 모습의 애플리케이션: 새로운 GUI용 마이크로소프트 표준 기반의 사용자 인터페이스를 사용합니다.
II. 설정 및 설치
- 이전 버전에서 어떻게 PI Expert v8.6으로 업그레이드하나요?
- 내 컴퓨터에 설치한 후 어떻게 PI Expert v8.6을 업그레이드하나요?
- 내 컴퓨터에 PI Expert를 제대로 설치하는 데 문제가 있습니다. 어떻게 해야 하나요?
설치 프로그램은 PI Expert 이전 버전을 감지하여 이전 버전을 삭제할 것인지 묻습니다. 모든 PI Expert 이전 버전을 제거하고 PI Expert v8.6을 설치하려면"예"를 선택해야 합니다.
참고 - PI Expert v8.6도 64비트 버전으로 이용이 가능합니다. PIExpert Suite v8.6의 64비트 버전을 설치하기 위해서는 64비트 윈도우 OS 구동이 가능한 프로세서가 필요합니다. 64비트 OS 사용시의 장점은 컴퓨터에 대용량 RAM(일반적으로 4GB 램 이상)이 설치되어 있을 경우 더욱 확연히 드러납니다.
인터넷에 연결되어 있어야 합니다. 도움말 아래의 자동 업데이트 기능을 사용하여 PI Expert, PI Xls, PI Viewer 메뉴에서 최신 업데이트 내용을 확인하십시오.
현재 사용하는 시스템이 다음과 같은 최소 요건을 충족하는지 확인하십시오: Windows XP/Vista/7 사용을 권장하며, 최소 250MB 여유 공간과 1GB 시스템 메모리가 필요합니다.
시스템에 설치하려면 관리자 권한이 필요합니다. 자세한 내용은 시스템 관리자에게 문의하십시오.
III. 파워 서플라이 설계
- 전체 인터랙티브 회로도는 어떠하며 이 이미지를 내 문서에서 어떻게 사용하나요?
- “고정 키 매개변수를 사용한 최적화”는 무엇인가요?
- PI Expert와 PI Xls는 왜 트랜스포머 구조에서 다중 병렬 와이어를 사용하나요?
- PI Expert와 PI Xls에서 "핀당 최대 터미네이션값"은 무엇인가요?
- PI Expert에서 사용하는 용어에 대한 정의는 어디에서 찾을 수 있나요?
- 어떻게 마이너스 DC 출력을 사용하는 설계를 지정할 수 있나요?
- 무엇이 트랜스포머 최대 전력 용량(PMAX)을 결정하나요?
- 기본 설정 트랜스포머가 목록에 없습니다. 어떻게 추가할 수 있나요?
- “왼쪽 마진” 및 “오른쪽 마진”은 무엇인가요?
- 일부 갭 코어 유효 인덕턴스 계산(ALG)에 일관성이 없습니다. 버그인가요?
- 기본 효율 예상값의 기준은 무엇인가요?
- PI Expert를 사용하여 패키지를 선택하고 써멀 평가를 수행할 수 있나요?
전체 회로도 보기는 다양한 설계 양식에 직접 액세스할 수 있는 전체 기능 인터랙티브 메뉴입니다. 부품을 선택하고 오른쪽 마우스 버튼을 클릭하면 "기능 대화 상자 옵션"을 선택하여 설계 양식에 액세스 할 수 있는 메뉴가 나타납니다. 또한 부품을 두 번 클릭하면 사용자가 직접 회로도에서 부품을 바꿀 수 있습니다. 전체 회로도 이미지를 emf(확장 메타파일) 형식으로 내보낼 수 있습니다(파일 -> 내보내기 옵션).
PI Expert는 사용자가 선택한 값으로 특정 매개변수를 고정하여 최적화하도록 최적화 엔진을 제한할 수 있습니다. 이 기능은 사용자가 엔진의 전력을 사용하길 원하지만 명확한 값을 정하기 어려운 경우에 유용하게 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 최적화 과정을 이행하면서 VOR 및/또는 KP를 특정 값으로 고정하도록 엔진에 요청할 수 있습니다. 엔진은 여러 반복 절차를 거쳐 자체적으로 제한된 상위 솔루션을 나타냅니다. 때로는 엔진에 너무 많은 제한을 가해 최적화 과정이 최적화되지 않은 결과를 렌더링하게 되는 경우도 있습니다.
PI Expert 및 PI Xls 모두 멀티필러(multifilar) 권선을 사용합니다. 이는 두꺼운 와이어 하나를 사용하는 것보다 얇은 병렬 표준 와이어를 두 개 이상 사용한다는 것을 의미합니다. 표피 효과로 인한 손실을 최소화하며, 보빈 폭을 채우며, 누설 인덕턴스를 낮춰 보다 최적화된 설계를 제공합니다.
PI Expert 및 PIXls 모두 트랜스포머 설계에서 멀티필러 권선을 사용합니다. 이는 두꺼운 와이어 하나를 사용하는 것보다 얇은 병렬 표준 와이어를 두 개 이상 사용한다는 것을 의미합니다. 더 많은 병렬 와이어를 사용할수록 특히 작은 보빈에서와 같이 핀이 가늘고 와이어가 두꺼운 경우 이들 와이어를 단일 핀으로 터미네이션하기가 어려워집니다. 이러한 경우 와이어를 두 개 또는 세 개의 다른 핀으로 분리하여 터미네이션하는 것이 좋습니다. "핀당 최대 터미네이션값"은 단일 핀으로 터미네이션되는 와이어 수를 지정하며 기본값은 핀당 4개의 와이어로 설정됩니다. 더 얇은 와이어의 경우 6개로 설정될 수 있으며 더 두꺼운 와이어의 경우 2개가 설정될 수 있습니다.
PI Expert 내의 툴바나 팝업 창에 도움말 단추가 있으며 언제든지 F1 키를 눌러 검색할 수 있습니다. 도움말 단추를 선택하면 해당 양식 또는 창과 일치하는 도움말 유틸리티가 실행됩니다. 자주 하는 질문에 대한 답변, 용어 및 소프트웨어 사용법에 대한 가이드라인을 개별 도움말 섹션에서 찾을 수 있습니다. 일반 파워 서플라이 용어에 대한 자세한 내용은 선택된 디바이스의 애플리케이션 노트 를 읽어 보실 것을 권장합니다. (세부사항은 도움말 참조).
총 출력이 2개 이상(마이너스 출력은 메인 출력이 될 수 없음)인 경우 PI Expert는 하나의 마이너스 출력을 허용합니다. 단일 마이너스 출력이 필요한 설계를 하려면 마이너스 DC 출력을 플러스 값으로 입력하기만 하면 됩니다. 트랜스포머 핀 아웃과 이로 인한 PCB 레이아웃을 결정할 때 마이너스인 출력이 무엇인지를 꼭 기억하십시오.
트랜스포머 전력 용량은 면적 지수 계산법(Ae x Aw)을 사용하여 결정됩니다. 효율, 디바이스 스위칭 주파수 및 트랜스포머 마진이 이 계산에 반영됩니다.
PI Expert v8.6에서 부품 라이브러리가 확장되어 사용자 정의 커패시터, 다이오드, 제너, 인덕터 외에 사용자 정의 트랜스포머(코어 및 보빈 조합으로 구성)를 지원합니다. 사용자가 사용할 소프트웨어의 부품 라이브러리에 사용하고자 하는 코어 수를 입력할 수 있습니다. 이 라이브러리는 툴 메뉴에서 사용자 정의 라이브러리 탭을 클릭하여 액세스할 수 있습니다. PI Expert v8.6에서는 사용자 정의 부품 세트를 사용할 수 있어 최적화 실행 및 솔루션 생성 프로세스 중 소프트웨어에서 고려할 수 있는 부품을 사용자가 지정할 수 있습니다.
PI Expert와 PIXls에서는 보빈의 마진을 보다 유연성있게 지정할 수 있습니다(수평 보빈의 경우 왼쪽과 오른쪽에 마진 지정, 수직 보빈의 경우 윗면과 아랫면에 마진 지정). 이는 비대칭 마진을 지정할 때 특히 유용합니다. PIXls의 경우 매개변수 M은 필요한 총 마진 개수의 반을 나타냅니다. 따라서 M이 3.0mm로 지정되면, 소프트웨어는 보빈의 왼쪽(또는 윗면)에 3.0mm, 보빈의 오른쪽(또는 아랫면)에 3.0mm에 있음을 가정할 수 있습니다.
PI Expert는 ALG 계산에서 정수가 아닌 1차측 턴 수를 사용합니다. 대부분의 경우 1차측 턴 수가 많기 때문에 이로 인한 오류는 아주 적습니다. 마그네틱 공급업체에 문의하여 ALG 값을 변경하십시오.
기본 효율은 AN-21(TOPSwitch-II), AN-26(TOPSwitch-FX) 및 AN-29(TOPSwitch-GX)에 나타난 효율 곡선을 기준으로 합니다. TinySwitch-II 효율은 예상치이며 실제 파워 서플라이 평가를 기준으로 합니다. 이 곡선은 AC 입력 범위 및 출력 전압에 제공된 파워 서플라이 효율을 예상합니다. 5V와 12V 사이의 출력 전압의 경우, 효율은 선형보간법을 사용하여 예상됩니다. PI Expert는 5V~12V 바깥 범위의 출력에 대한 효율 편차를 예상합니다.
PI expert는 2차측 다이오드뿐만 아니라 PI 디바이스에 필요한 히트싱크 크기를 예상합니다. 이 크기는 PCB, 알루미늄 시트 금속 또는 알루미늄 압출관형 히트싱크에서 사용되는 히트싱크 유형입니다.
PCB 히트싱크에 있는 동판의 경우, 히트싱크에 정사각형 형태의 영역이 사용되었다고 가정합니다. 해당 영역의 모양은 히트싱크의 효율적인 써멀 저항과 유용성에 큰 영향을 줍니다.
알류미늄 시트 금속 히트싱크의 경우, 높이 20mm 직사각형 형태의 영역이 사용되었다고 가정합니다. 이 계산은 두께가 1.6mm인 알루미늄 합금(3003 또는 5052)이라는 가정 하에 이루어집니다.
외부 압출관형 히트싱크의 경우, 소프트웨어는 데이터시트 써멀 저항을 20%까지 내린 다음 필요한 크기에 대한 권장 사양을 만들 수 있습니다.
PI Expert는 AN-21, AN-26 및 AN-29와 함께 사용하여 패키지 손실에 대한 정보를 얻을 수 있습니다. 디바이스 손실이 약 1.5W(오픈 프레임) 또는 1W(어댑터/엔클로저)를 초과하고, 주위 온도가 50°C라는 가정 하에 일반적으로 히트싱크가 적합한 Y-패키지 및 E-패키지를 고려해야 합니다.
극한의 작동 온도, 부적절한 레이아웃, 높은 고도, 효율적이지 않은 트랜스포머 설계 및/또는 제한적인 공기 흐름이 써멀 설계를 저해할 수 있습니다. 최대에 가까운 전류 용량을 사용하는 경우, Power Integrations는 모든 TOPSwitch, TinySwitch,LinkSwitch, PeakSwitch 제품에 대해 110°C의 최대 작동 정션(칩) 온도를 권장합니다. 이렇게 하면 일반적으로 최소 디바이스 써멀 셧다운에 적절한 설계 마진을 제공하며, 디바이스 및 장치 간 편차를 고려할 수 있습니다.
IV. 최적화
- 입력 커패시터, TOPSwitch/TinySwitch-II 및/또는 사용하고자 하는 트랜스포머로는 최적화가 해결되지 않습니다. 어떻게 이 문제를 해결할 수 있나요?
- 왜 비용 및 효율 최적화에 대한 효율 예상치가 동일한가요?
- 비용 최적화란 무엇인가요?
- 지정된 전력을 전달할 수 있는 가장 작은 PI 디바이스가 먼저 선택됩니다.
이 단계는 데이터시트에 나타난 디바이스의 정격 전력이 단지 지정된 전력보다 큰가를 확인하는 것만이 아닙니다. 최적화의 첫 번째 단계는 최대 듀티 사이클(DMAX), 1차측 피크 전류(IP), 권선비에 의해 발생된 전압(VOR) 및 1차측 리플 전류 비율에 대한 피크치(KP)를 포함한 여러 주요 동작 매개변수를 고려합니다. - 그런 다음 지정된파워를 전달할 수 있는 가장 작은 트랜스포머 코어를 선택합니다.
적절한 PI 디바이스를 선택하는 것과 마찬가지로 여러 주요 동작 매개변수를 통해 트랜스포머 코어를 선택합니다. 일부 매개변수는 자속 밀도(BM 및 BP), 갭 길이(LG), 1차측 레이어(L) 및 보빈 권폭 적합성 요소(FF) 내의 실제 권선 크기를 포함합니다. - 효율 최적화란 무엇인가요?
- 어떻게 최적화가 이루어지나요?
- 비용 최적화를 수행하면 "코어 크기가 이 전력 수준(Po)에 비해 너무 작음" 경고가 발생합니다. 심각한 문제인가요?
출력 전력이 문제의 디바이스 용량보다 초과한 경우 최적화 툴은 요구사항에 가장 적합한 디바이스 조합을 선택합니다. 이 조합은 메인 메뉴의 Active Design(능동 설계) 내에 있는 Optimization Parameters(최적화 매개변수)에 따라 달라집니다. 기본 디바이스보다 작은 디바이스를 선택하면, 최적화에서 디바이스 선택 시 기본 설정 부품을 강제로 선택할 수 있습니다. 간단하게 PI 디바이스 선택 대화 상자에서 원하는 디바이스를 선택한 다음, 솔루션 필터 대화 상자에서 코어 스타트 항목 및 코어 터미네이션 항목이 동일하며 소프트웨어에서 설계하고자 하는 코어인지를 확인합니다. 그런 다음 최적화 단추를 클릭하면 소프트웨어가 디바이스 및 트랜스포머 크기에 관한 추가 제한 사항이 있는 솔루션을 표시하도록 합니다.
트랜스포머 전력 처리 용량은 면적 지수 계산법(Ae x Aw)를 사용하여 결정됩니다. 파워 서플라이 효율 및 스위칭 주파수가는 이 계산에 반영됩니다.
모든 경우 최적화는 최적의 입력 커패시터를 선택합니다. 사용자는 이 부품 선택을 오버라이드할 수 없습니다. 대체 입력 커패시터가 필요한 경우 사용자는 수동 설계를 해야 합니다. 또는 입력 커패시터 평균 DC 전압에 해당되는 DC 입력 전압을 입력한 후, 지정된 내용으로 다시 설계하도록 소프트웨어에 요청합니다.
PI Expert는 전류 파형 매개변수가 AN-21, AN-26, AN-29와 일치한다고 가정합니다(전력 요구 사항, AC 입력 전압 및 사용된 PI 디바이스에 따라 다름). 그러므로 효율 예상치는 최적화 목표의 변경 사항을 고려하지 않습니다. 효율을 위해 최적화된 트랜스포머 설계를 사용한 프로토타입의 효율이 비용을 위해 최적화된 설계의 효율보다 더 높아야 합니다.
비용 최적화 시 코어, 2차측 턴, 2차 출력 스태킹 구성 및 출력 다이오드의 여러 조합을 사용한 여러 설계는 소프트웨어 내부의 기준을 기본으로 하여 구성되어집니다. 상위 설계는 최적화 프로세스를 통해 생성됩니다. 성공적으로 완료되면 상위 설계 목록이 표시됩니다. 그런 다음 사용자의 애플리케이션에 가장 적절하다고 생각되는 설계를 선택할 수 있습니다.
비용 최적화는 다음의 주요 개념으로 이루어집니다.
효율 최적화는 TOPSwitch 및 DPA-Switch 제품군에 사용할 수 있습니다. 효율 최적화 방법을 이해하는 데 결정적인 두 개의 주요 요소가 있습니다.
디바이스의 전류 제한에 대한 마진이 있고 지정된 전력을 전달할 수 있는 PI 디바이스가 선택됩니다.
PI Expert 효율 최적화 과정은 지정된 전력을 전달할 수 있는 가장 작은 PI 디바이스를 먼저 찾아냅니다. 그런 다음 소프트웨어는 지속적인 설계를 가능하게 하기 위해 1차측 리플 전류 비율(KP)에 대한 피크를 줄입니다. 이렇게 되면 모든 1차측 및 2차측 권선에서 피크 및 RMS 전류를 줄이는 1차측 피크 전류(IP)를 감소시킵니다. 이러한 전류량의 감소는 전도성 손실을 감소시켜 전체 서플라이 효율성을 증가시킵니다.
지정된 전력을 효율적으로 전달할 수 있는 코어가 선택됩니다.
최적화 과정에서의 이러한 단계는 선택된 코어로 전력을 전달할 뿐만 아니라 큰 손실 없이 전달합니다. 여기서 손실은 자속 밀도(BM)로 알 수 있는 코어 손실, 1차측 레이어(L)로부터 알 수 있는 동선 손실과 1차측 RMS 전류(KP), 갭 길이(LG)에서 알 수 있는 누설 인덕턴스입니다.
비용 최적화 단계에서처럼 여러 설계를 조사하고 최적화 프로세스로 전달합니다. PI Expert는 최상의 설계 목록을 검색한 다음 표시합니다.
최적화는 다양한 설계 솔루션을 생성하며 Power Integration의 엔지니어링 스태프가 편집한 Expert design 규칙 데이터베이스와 비교합니다. 최적화 엔진은 이 데이터베이스에서 지정된 제한을 충족하거나 초과하는 최소 설계 솔루션을 찾습니다.
Power Integrations는 모든 설계 솔루션이 특정 요구 사항에 맞게 구성되고 확인되도록 권장합니다. 여기에는 안전 검증, 써멀 및 시스템 안정성을 포함합니다.
성공적인 비용 최적화 시에도 이 메시지는 나타날 수 있습니다. 비용 최적화는 정격 전력(PMAX)이 지정된 출력 전력의 90% 내인 트랜스포머를 고려합니다. 이 경고 메세지는 설계 상에 사용된 코어/보빈이 연속 정격 전력을 사용하고 있음을 말해 주고 있습니다. 이 경우, 파워 서플라이 써멀 성능의 추가 평가가 권장됩니다.
사용자는 코어가 더 큰 솔루션을 고려할 수 있습니다. 그에 따른 결과를 생성하려면 최적화 실행 시 “Solutions Filter(솔루션 필터”) 대화 상자의 코어 스타트/터미네이션 드롭 다운 상자에서 원하는 코어를 설정해야 합니다.
