开关电源工程师必备知识清单

以一个简单的BUCK变换器的设计为例

需要如下知识：

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。

上述仿真软件各有特色，大家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、首当其冲是元器件选型问题。

• 熟悉功率器件（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。

4.PCB绘图与制版

元器件选型确定之后，就要制版了，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；
• 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。

6.EMC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，对开关电源的设计非常重要。

关于【怎样进行学习】

1.基本理论的学习

千里之行始于足下，没有扎实的理论基础，就无法出色地设计一个开关电源。

2.在实践中学习

当你把一个电路调通，输出符合设计的目标时，那种喜悦是别人无法体会的。

不怕出问题，就怕不出问题。在电路的设计、仿真和硬件的制作过程中，每出现的一个问题都是学习的对象，知识的运用与积累也是建立在这样的一个个问题之中。

在实践中学习最能提高一个电源设计师的水平。

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