個人對于這個問題還是有一定的發(fā)言權(quán)的,就以一個簡單的Buck變換器的設(shè)計為例,主要有這幾點。
1.電路拓撲的原理與設(shè)計。電源設(shè)計的第一步就是拓撲選型及方案設(shè)計清楚不同變換器所能實現(xiàn)的功能,根據(jù)設(shè)計要求選取合適的拓撲;熟知變換器的工作狀態(tài),能對變換器進行穩(wěn)態(tài)分析和交流小信號分析;熟悉變換器的數(shù)學模型,能獲取變換器穩(wěn)態(tài)輸入輸出關(guān)系和傳遞函數(shù);根據(jù)變換器的傳函,能對變換器進行環(huán)路設(shè)計;在環(huán)路設(shè)計的基礎(chǔ)上,分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性(伯德圖等);熟悉變換器的損耗計算(導通損耗、開關(guān)損耗)。
2.仿真分析電源設(shè)計方案確定之后,可以對其進行仿真分析,已驗證設(shè)計方案的準確性和可行性。在進行開關(guān)電源設(shè)計時,常用的仿真軟件有PSIM/Pspice(電力電子建模);Saber(數(shù)模混合建模);Matlab/Simulink。因為上述這些仿真軟件各有特色,我的使用習慣是根據(jù)仿真需要,選擇仿真軟件使用。
3.元器件知識。完成了方案設(shè)計、仿真分析之后,就要進行硬件設(shè)計,首當其沖的是元器件的選型問題。熟悉功率元器件(IGBT、MOSFET等)的特性及使用方法;熟悉RLC等一般元器件的使用;熟悉變壓器或電感的設(shè)計方法;熟悉濾波器的設(shè)計方法。
4.PCB繪圖與制版元器件選型確定之后,就是要制版了,這時會用到Protel或Altium designer。根據(jù)設(shè)計方案,繪制電源的原理圖根據(jù)元器件選型,制作其封裝庫(有些需要自己制作);PCB板布線(需考慮接地、EMC等問題);將PCB圖交廠家生產(chǎn)。
5.數(shù)字控制器的使用開關(guān)器件的開關(guān)信號可由模擬電路產(chǎn)生也可由數(shù)字控制器產(chǎn)生,當使用數(shù)字控制器時,就需要熟悉其原理及使用方法,常用的有DSP、FPGA等。熟悉數(shù)字控制器的原理熟悉數(shù)字控制器外圍電路的設(shè)計熟悉數(shù)字控制器的編程語言能根據(jù)相應的調(diào)制方式產(chǎn)生開關(guān)器件的開關(guān)信號。
6.EMC設(shè)計貫穿電源設(shè)計的始終,涉及到屏蔽、濾波、接地、PCB 設(shè)計等層面,對于開關(guān)電源的設(shè)計非常重要。
那么怎樣進行學習呢?
基本理論的學習:千里之行始于足下,沒有扎實的理論基礎(chǔ),就無法出色地設(shè)計一個開關(guān)電源。
在實踐中檢驗所學:在實踐中檢驗所學,在實踐中深入學習。當你把一個電路調(diào)通,輸出符合設(shè)計的目標時,那種喜悅是別人無法體會的。不怕出問題,就怕不出問題。在電路的設(shè)計、仿真和硬件的制作過程中,每出現(xiàn)的一個問題都是學習的對象,知識的運用與積累也是建立在這樣的一個個問題之中。在實踐中學習最能提高一個電源設(shè)計師的水平。
想學好開關(guān)電源,實踐絕對是第一位的,只有測試驗證跟你的理論分析和仿真印證起來,你才能具體明白這是個怎樣的原理。但是實踐并非瞎整,得需要用理論知識武裝自己的大腦。
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原文標題:想做一名電源工程師,究竟需要哪些技能?
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