CN106021684B - 一种模块电源标准化设计系统及其设计方法、应用 - Google Patents

一种模块电源标准化设计系统及其设计方法、应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种模块电源标准化设计系统及其设计方法、应用，电源产品标准化设计系统包括模板库、典型电路库、元件库、典型电路调用模块、接线图转换模块、线缆管理模块、元件目录生成模块、PCB走线图生成模块和PCB装配图生成模块；同时提供一种模块电源标准化设计系统的设计方法，能够直接调用典型电路，自动生成接线图、导线表、元件目录、PCB走线图、PCB装配图、总明细表，减少了设计师的设计时间，提高了设计效率，并避免由于人为疏忽造成的导线表与接线图不一致、元器件缺失等情况。同时提供一种利用该标准化设计系统进行电源产品设计的方法，实现电源产品的标准化设计，设计速度快，产品质量好。

Description

一种模块电源标准化设计系统及其设计方法、应用
技术领域
本发明涉及一种模块电源标准化设计系统及其设计方法、应用，属于电源设计领域。
背景技术
目前模块化的电源由于其稳定性好、可靠性高、维修方便，在市场上的应用越来越广泛，但由于各种应用场合的供电负载及系统接口要求的不一致，即使在主功率电路变化不大的情况下，也给设计工作带来了重复出图工作量大、以往设计生产经验未能及时体现在图纸设计中。
Altium Designer、PROTEL等现有的绘图软件，无法直接生成接线图、导线表、元件目录、PCB走线图、PCB装配图、总明细表，设计人员通常需要人工设计导线表，工作量大且容易出错。因此，如何设计一种电源产品标准化设计系统，能够自动生成接线图、导线表、元件目录、PCB走线图、PCB装配图、总明细表是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种模块电源产品标准化设计系统，以减少人员的工作量、固化设计流程、减少设计错误，提高产品质量。
本发明目的通过如下技术方案予以实现：
提供一种基于Altium Designer的电源产品标准化设计系统，包括模板库、典型电路库、元件库、典型电路调用模块、接线图转换模块、线缆管理模块、元件目录生成模块、PCB走线图生成模块和PCB装配图生成模块；
模板库中存储需求的各种尺寸的图纸；
典型电路库存储电源每个功能模块对应的典型电路原理图、原理图符号、原理图对应的印制板图以及接线图符号；
元件库，存储Altium Designer中的修正后的现有元件以及分立器件，现有元件修正了厂家信息、电气性能参数、质量等级以及物料数量信息，分立器件包括原理图符号和接线图符号；
典型电路调用模块调用典型电路库中典型电路原理图符号；
接线图转换模块调用Altium Designer的原理图生成模块，将原理图中的分立器件和典型电路的原理图符号替换为接线图符号，生成接线图；
线缆管理模块调用Altium Designer的网络表生成模块，生成网络表，采集网络表中的电气关系，生成每根导线对应的连接关系，进行编号；
元件目录生成模块调用Altium Designer的材料清单生成功能，对于每个原理图采集所有元件的厂家信息、质量等级以及使用的数量，生成元件目录；
PCB走线图生成模块调用Altium Designer的PCB生成模块，采集PCB生成模块生成的PCB图中的每层布线，并按层分别显示；
PCB装配图生成模块调用Altium Designer的PCB生成模块，采集PCB生成模块生成的PCB图中的顶层和底层的丝印层，并按层分别显示。
优选的，还包括电源指标计算模块，采集用户输入的电源产品所需提供的总电流i总，计算输出路数其中i单表示单个电源模块提供的电流。
优选的，还包括总明细生成模块，采集每个原理图的元件目录并汇总，采集原理图、PCB走线图和装配图的种类和数量，生成总明细表。
同时提供一种基于Altium Designer的电源产品标准化设计系统设计方法，包括如下步骤：
(1)在Altium Designer中建立模板库，模板库中包括需求的各种尺寸的图纸；在Altium Designer中建立典型电路库，包括电源每个功能模块对应的典型电路原理图、原理图符号、原理图对应的印制板图以及接线图符号；在Altium Designer的元件库中，为所有元器件修正厂家信息、电气性能参数、质量等级以及物料数量信息，为分立器件建立原理图符号和接线图符号；
(2)建立典型电路调用模块，调用典型电路库中典型电路原理图符号；
(3)建立接线图转换模块，调用Altium Designer的原理图生成模块，将原理图中的分立器件和典型电路的原理图符号替换为接线图符号，生成接线图；
(4)建立线缆管理模块，调用Altium Designer的网络表生成模块，生成网络表，采集网络表中的电气关系，生成每根导线对应的连接关系，进行编号；
(5)建立元件目录生成模块，调用Altium Designer的材料清单生成功能，对于每个原理图采集所有元件的厂家信息、质量等级以及使用的数量，生成元件目录；
(6)建立PCB走线图生成模块，调用Altium Designer的PCB生成模块，采集PCB生成模块生成的PCB图中的每层布线，并按层分别显示；
(7)建立PCB装配图生成模块，调用Altium Designer的PCB生成模块，采集PCB生成模块生成的PCB图中的顶层和底层的丝印层，并按层分别显示。
优选的，所述典型电路库包括功率变换电路、滤波电路、软启动电路、控制电路、保护电路和显示电路；所述步骤(2)中建立典型电路调用模块，为分别调用典型电路库中每种电路的原理图。
优选的，所述分立器件为不直接安装在印刷电路板上的元件，包括接触器、断路器、接线端子、接插件、指示灯、按钮、风扇或功率电阻。
优选的，建立电源指标计算模块，采集用户输入的电源产品所需提供的总电流i总，计算输出路数其中i单表示单个电源模块提供的电流。
优选的，还包括步骤(8)建立总明细生成模块，采集每个原理图的元件目录并汇总，采集原理图、PCB走线图和装配图的种类和数量，生成总明细表。
提供一种利用所述基于Altium Designer的电源产品标准化设计系统进行电源产品设计的方法，包括如下步骤：
(1)调用模板库，选择模板，新建项目；
(2)调用典型电路调用模块，分别选择功率变换电路、滤波电路、软启动电路、控制电路、保护电路和显示电路；
(3)从元器件库中调用分立器件原理图符号，绘制电源总原理图，；
(4)调用接线图转换模块生成接线图；
(5)调用线缆管理模块生成导线表；
(6)调用元件目录生成模块，生成每个原理图各自的元件目录；
(7)调用PCB走线图生成模块，生成PCB走线图；
(8)调用PCB装配图生成模块，生成PCB装配图。
优选的，还包括步骤(9)调用总明细生成模块，生成总明细表。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明的模块电源产品标准化设计系统是基于Altium Designer的进一步开发，能够直接调用典型电路，自动生成接线图、导线表、元件目录、PCB走线图、PCB装配图、总明细表，减少了设计师的设计时间，提高了设计效率，并避免由于人为疏忽造成的导线表与接线图不一致、元器件缺失等情况。
(2)本发明的模块电源产品标准化设计系统，规范了接线图绘制方法、导线表的编号规则，统一了分立元器件的符号，实现了电源成套图纸的标准化，便于生产、使用和理解。
(3)本发明的模块电源产品标准化设计系统集成了成熟的电路模块，便于经验的总结推广利用，提高了设计质量。
(4)本发明实现了导线表手工操作到全自动化输出的转变，极大的节约了出图/表的时间，并且保证了出图/表的质量。
附图说明
图1为利用模块电源产品标准化设计系统进行电源设计的流程图；
图2为典型电路调用模块示意图；
图3为接线图转换模块示意图；
图4为线缆管理模块示意图。
具体实施方式
一种基于Altium Designer的电源产品标准化设计系统建立方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)在Altium Designer中建立模板库，模板库中包括需求的各种尺寸的图纸；在Altium Designer中建立典型电路库，包括电源每个功能模块对应的典型电路原理图、原理图符号、原理图对应的印制板图以及接线图符号；在Altium Designer的元件库中，为所有元器件修正厂家信息、电气性能参数、质量等级以及物料数量信息，为分立器件建立原理图符号和接线图符号；
典型电路库包括功率变换电路、滤波电路、软启动电路、控制电路、保护电路和显示电路，每种典型电路对应设置一个原理图符号、原理图、印制板图以及接线图符号，接线图符号与实物外形一致，便于装配人员操作；
分立器件为不直接安装在印刷电路板上的元件，包括接触器、断路器、接线端子、接插件、指示、按钮、风扇或功率电阻，这类元件仅建立原理图符号和接线图符号，不建立PCB符号，不生成PCB板印制电路；
将典型电路原理图符号、原理图、印制板图以及接线图符号及元器件的参数信息、原理图符号、接线图符号、PCB封装统一在该平台中。该库可置于服务器统一管理，保证所有的工程师使用相同的元器件。库采用“一库一器件”原则，不同于Altium Designer软件自带的器件库，可将实体符号与符号信息分开管理，既保证了维护的便利性、也确保了器件更新时数据的独立性。该库支持高级搜索：包括全表搜索，分类搜索，分级搜索，模糊搜索，且支持查看“调用历史”的功能，可以记录元器件调用的相关信息。
基于原理图网络及模块和器件的接线图符号，可自动生成接线图和导线表。支持接线图和导线表的双向同步，做到图表统一。
(2)建立典型电路调用模块，调用典型电路库中典型电路原理图符号，参见图2，为典型电路调用模块列表图例。
(3)建立接线图转换模块，调用Altium Designer的原理图生成模块，将原理图中的分立器件和典型电路的原理图符号替换为接线图符号，生成接线图；接线图转换模块图例参见图3。
(4)建立线缆管理模块，调用Altium Designer的网络表生成模块，生成网络表，采集网络表中的电气关系，生成每根导线对应的连接关系，进行编号；线缆管理模块图例参见图4.
(5)建立元件目录生成模块，调用Altium Designer的材料清单生成功能，对于每个原理图采集所有元件的厂家信息、质量等级以及使用的数量，生成元件目录；
(6)建立PCB走线图生成模块，调用Altium Designer的PCB生成模块，采集PCB生成模块生成的PCB图中的每层布线，并按层分别显示；
(7)建立PCB装配图生成模块，调用Altium Designer的PCB生成模块，采集PCB生成模块生成的PCB图中的顶层和底层的丝印层，并按层分别显示；
(8)建立总明细生成模块，采集每个原理图的元件目录并汇总，采集原理图、PCB走线图和装配图的种类和数量，生成总明细表。
(9)建立电源指标计算模块，采集用户输入的电源产品所需提供的总电流i总，计算输出路数其中i单表示单个电源模块提供的电流，对i总/i单执行上取整后，再加一，保证裕量根据计算结果进行n组典型电路的自动摆放。
下面结合附图对本发明中电源产品标准化设计系统进行电源产品设计的方法作进一步详细说明。
(1)调用模板库，选择模板，新建项目；新建一个模块电源设计的工程。
(2)调用电源指标计算模块，采集用户输入的电源产品所需提供的总电流i总，计算输出路数其中i单表示单个电源模块提供的电流。系统可根据电源设计指标，如输出路数、每路功率、输出电压以及过压过流保护阈值等，在选择好电源模块型号的情况下对模块数量进行计算。如选择的单个模块最大输出电流为10A,需求为80A，则再考虑裕量的情况下，系统会计算出需要9个模块，并将相应的模块的电路图、印制板图从典型电路库中进行调用，并摆放。
(3)从元器件库中调用分立器件原理图符号，绘制电源总原理图，在完成典型电路的调用以后，可从系统元器件库中调用印制板以外的元器件，如空开、接触器、接插件等；
(4)调用接线图转换模块生成接线图；每个调用的印制板以及空开、接触器、接插件等器件，在原理图中显示普通电气符号，在接线图中则自动显示为与实物外形相似的接线图符号，用于指导电源内部生产装配接线。
(5)调用线缆管理模块生成导线表；系统可根据总原理图的电气关系(网络表)，在接线图中自动分配导线，如相同的网络即为同一线号并可根据网络表进行线缆检验，防止导线错误连接。用户只需对生成的导线表进行导线型号选择、重复线号删除、优化导线连接点等工作，然后由系统对接线图中的接线图符号自动连线，并将已确定的导线号显示到电缆上，即可快速完成电源接线图及导线表的设计。
(6)调用元件目录生成模块，生成每个原理图各自的元件目录；
(7)调用PCB走线图生成模块，生成PCB走线图；
(8)调用PCB装配图生成模块，生成PCB装配图。
(9)调用总明细生成模块，生成总明细表。总明细表包含图纸及元器件统计，同时可生成便于生产用的采购清单与电源主功率、关键参数的计算书。
本发明中的设计系统主要用于实现模块电源设计中的电气设计，包含电源指标计算、库管理、原理图、PCB，该系统与Altium Designer完美兼容。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种基于Altium Designer的电源产品标准化设计系统，其特征在于：
包括模板库、典型电路库、元件库、典型电路调用模块、接线图转换模块、线缆管理模块、元件目录生成模块、PCB走线图生成模块和PCB装配图生成模块；
模板库中存储需求的各种尺寸的图纸；
典型电路库存储电源每个功能模块对应的典型电路原理图、典型电路原理图符号、典型电路原理图对应的印制板图以及接线图符号；
元件库，存储Altium Designer中的修正后的现有元件以及分立器件，现有元件修正了厂家信息、电气性能参数、质量等级以及物料数量信息，分立器件包括分立器件原理图符号和分立器件接线图符号；
典型电路调用模块调用典型电路库中典型电路原理图符号；
接线图转换模块调用Altium Designer的原理图生成模块，将原理图中的分立器件和典型电路的原理图符号替换为接线图符号，生成接线图；
线缆管理模块调用Altium Designer的网络表生成模块，生成网络表，采集网络表中的电气关系，生成每根导线对应的连接关系，进行编号；
元件目录生成模块调用Altium Designer的材料清单生成功能，对于每个原理图采集所有元件的厂家信息、质量等级以及使用的数量，生成元件目录；
PCB走线图生成模块调用Altium Designer的PCB生成模块，采集PCB生成模块生成的PCB图中的每层布线，并按层分别显示；
PCB装配图生成模块调用Altium Designer的PCB生成模块，采集PCB生成模块生成的PCB图中的顶层和底层的丝印层，并按层分别显示；
还包括电源指标计算模块，采集用户输入的电源产品所需提供的总电流i总，计算输出路数其中i单表示单个电源模块提供的电流。
2.根据权利要求1所述的电源产品标准化设计系统，其特征在于还包括总明细生成模块，采集每个原理图的元件目录并汇总，采集原理图、PCB走线图和装配图的种类和数量，生成总明细表。
3.一种利用权利要求1所述基于Altium Designer的电源产品标准化设计系统进行电源产品设计的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)调用模板库，选择模板，新建项目；
(2)调用典型电路调用模块，分别选择功率变换电路、滤波电路、软启动电路、控制电路、保护电路和显示电路；
(3)从元件库中调用分立器件原理图符号，绘制电源总原理图；
(4)调用接线图转换模块生成接线图；
(5)调用线缆管理模块生成导线表；
(6)调用元件目录生成模块，生成每个原理图各自的元件目录；
(7)调用PCB走线图生成模块，生成PCB走线图；
(8)调用PCB装配图生成模块，生成PCB装配图。
4.如权利要求3所述的进行电源产品设计的方法，其特征在于还包括步骤(9)调用总明细生成模块，生成总明细表。
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