成为一个开关电源的工程师要什么知识？

笔者硕士读的是电力电子与电力传动专业，硕士卒业去了上海航天技术研究院下属的上海空间电源研究所（内部称“811”）工作了一段时间，详尽的工作就是做航天飞行器电源的设计，下面结合自己往日学习与工作的一些相关经验与体会谈谈题主的问题。

（1）有关“开关电源工程师要什么知识”

以一个简单的Buck变换器的设计为例进行说明。

[图片来自：EricksonRW,MaksimovicD.Fundamentalsofpowerelectronics[M].Springer,2001]

设计如图所示的这样一个Buck变换器，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办法设计

清楚不同变换器所能实现的功能，依据设计要求选取适宜的拓扑；

熟知变换器的工作状态，能对变换器进行稳态分解和交流小信号分解；

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；

依据变换器的传函，能对变换器进行环路设计；

在环路设计的基础上，分解系统的稳定性（伯德图等）；

熟悉变换器的损耗计算（导通损耗、开关损耗）。

②仿真分解

电源设计办法确定之后，可以对其进行仿真分解，已验证设计办法的准确性和可行性。

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，我的使用习惯是依据仿真要，选择使用。

③元器件知识

完成了办法设计、仿真分解之后，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）的特性及使用办法；

熟悉RLC等一般元器件的使用；

熟悉变压器或电感的设计办法；

熟悉滤波器的设计办法。

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Altiumdesigner。

依据设计办法，绘制电源的原理图

依据元器件选型，制作其封装库（有些要自己制作）；

pCB板布线（需考虑接地、EMC等问题）；

将pCB图交厂家加工。

⑤数字控制器的使用

开关器件的开关信号可由模拟电路出现也可由数字控制器出现，当使用数字控制器时，就要熟悉其原理及使用办法，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

能依据相应的调制方式出现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，关于开关电源的设计非常紧要。

（2）有关“如何进行学习”

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。

推荐几本自己用过的专业书籍：

EricksonRW,MaksimovicD.Fundamentalsofpowerelectronics[M].Springer,2001

★★★★★内容丰富、讲解具体，体系有条理、逻辑很清晰

徐德鸿.电力电子系统建模及控制[M].机械工业出版社,2006.

★★★★内容类似与第一本书，只不过内容偏少

ManiktalaS,王志强.精通开关电源设计[M].人民邮电出版社,2008.

★★★★与工程践行相结合，很具有指挥意义

②在践行中学习

在践行中检验所学，在践行中深入学习。

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。

在践行中学习最能提高一个电源设计师的水平。

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