个开关电源的工程师需要哪些知识

Answer 1

①电路拓扑的原理与设计

电源设计的第一步就是拓扑选型及方案设计

清楚不同变换器所能实现的功能，根据设计要求选取合适的拓扑;

熟知变换器的工作状态，能对变换器进行稳态分析和交流小信号分析;

熟悉变换器的数学模型，能获取变换器稳态输入输出关系和传递函数;

根据变换器的传函，能对变换器进行环路设计;

在环路设计的基础上，分析系统的稳定性(伯德图等);

熟悉变换器的损耗计算(导通损耗、开关损耗)。

②仿真分析

电源设计方案确定之后，可以对其进行仿真分析，已验证设计方案的准确性和可行性。

在进行开关电源设计时，常用的仿真软件有

PSIM/Pspice(电力电子建模);

Saber(数模混合建模);

Matlab/Simulink。

因为上述这些仿真软件各有特色，我的使用习惯是根据仿真需要，选择使用。

③元器件知识

完成了方案设计、仿真分析之后，就要进行硬件设计，首当其冲的是元器件的选型问题。

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;

熟悉变压器或电感的设计方法;

熟悉滤波器的设计方法。

④PCB绘图与制版

元器件选型确定之后，就是要制版了，这时会用到Protel或Altium designer。

根据设计方案，绘制电源的原理图

根据元器件选型，制作其封装库(有些需要自己制作);

PCB板布线(需考虑接地、EMC等问题);

将PCB图交厂家生产。

⑤数字控制器的使用

开关器件的开关信号可由模拟电路产生也可由数字控制器产生，当使用数字控制器时，就需要熟悉其原理及使用方法，常用的有DSP、FPGA等。

熟悉数字控制器的原理

熟悉数字控制器外围电路的设计

熟悉数字控制器的编程语言

能根据相应的调制方式产生开关器件的开关信号。

⑥EMC设计

EMC设计贯穿电源设计的始终，涉及到屏蔽、滤波、接地、PCB 设计等层面，对于开关电源的设计非常重要。