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2018-05-16

ETA开关电源师需要必备知识

以一个简单的Buck变换器的设计为例进行说明。这样一个ETA电源Buck变换器,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。
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