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個開關電源的工程師需要哪些知識

①電路拓撲的原理與設計

電源設計的第壹步就是拓撲選型及方案設計

清楚不同變換器所能實現的功能,根據設計要求選取合適的拓撲;

熟知變換器的工作狀態,能對變換器進行穩態分析和交流小信號分析;

熟悉變換器的數學模型,能獲取變換器穩態輸入輸出關系和傳遞函數;

根據變換器的傳函,能對變換器進行環路設計;

在環路設計的基礎上,分析系統的穩定性(伯德圖等);

熟悉變換器的損耗計算(導通損耗、開關損耗)。

②仿真分析

電源設計方案確定之後,可以對其進行仿真分析,已驗證設計方案的準確性和可行性。

在進行開關電源設計時,常用的仿真軟件有

PSIM/Pspice(電力電子建模);

Saber(數模混合建模);

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仿真需要,選擇使用。

③元器件知識

完成了方案設計、仿真分析之後,就要進行硬件設計,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等壹般元器件的使用;

熟悉變壓器或電感的設計方法;

熟悉濾波器的設計方法。

④PCB繪圖與制版

元器件選型確定之後,就是要制版了,這時會用到Protel或Altium designer。

根據設計方案,繪制電源的原理圖

根據元器件選型,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。

⑤數字控制器的使用

開關器件的開關信號可由模擬電路產生也可由數字控制器產生,當使用數字控制器時,就需要熟悉其原理及使用方法,常用的有DSP、FPGA等。

熟悉數字控制器的原理

熟悉數字控制器外圍電路的設計

熟悉數字控制器的編程語言

能根據相應的調制方式產生開關器件的開關信號。

⑥EMC設計

EMC設計貫穿電源設計的始終,涉及到屏蔽、濾波、接地、PCB 設計等層面,對於開關電源的設計非常重要。

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