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一份电源工程师必须掌握的开关电源知识指南

出处:电子发烧友网 发布于:2019-05-27 13:50:16 | 183 次阅读

  回想自己刚开始做电源学习阶段,Buck、Boost、Flyback、半桥、移相全桥、LLC一大堆。从迷茫,艰难中,一步步走出来。现在都从一线研发退出了,回想自己起步阶段的艰难:各种资料,各种教程,铺天盖地,看不完,似懂非懂。现在都老油条了,自己也算是一个比较勤奋的人,做了五年了,各种拓扑,各种功率,基本上玩过一遍了。
  技术放下太久,就会生疏,为了不要浪费掉自己辛勤学习积累的东西,更为了新手能够快速找到学习的路子,快速入门,真的迈进开关电源这个世界,我准备开帖写教程,现在常用的拓扑一个一个写,用最简单,通俗的语言,用工程实践检验过的最可靠的理论。科学都是可以理解的,一点不玄幻的,咱不是中医,不搞博大精深。希望大家多多支持,同时欢迎各位前辈高手来拍砖。
  先说说做开关电源需要具备的理论基础:我们做电源的工程师,分两类,一类是搞研究的,一类是搞工程的。所谓搞研究的,就是研究各种新的技术、新材料、新工艺、新的拓扑结构等等。这些人需要很高的理论底子,当然必须是高学历,数学、电磁学、电子学、自动控制等等,各种专业,各种牛逼。有一种就是我们最常见的电源工程师,就是在公司开发部做项目的电子工程师。本文面对的是第二类的,也就是面对应用阶层的电源设计工程师。
  必须加一句,像陶显芳老师、赵修科老师这一类的妖怪级别的大师写的书,新手完全没必要使劲啃的,很费时费力。大可囫囵吞枣看一下,能懂多少是多少。然后在慢慢成长的过程中,回头再看,就会有很大的收获。我们是做工程的,他们搞理论基础的。大师写的书,一下子完全看懂,不大可能。那些书很多方面写得很详细,有完整的理论推导,包括的也非常全面。但是我还是奉劝新手不要在数学公式里面纠结。那些书完全可以作为技术手册来使用。做技术都有一个成长的过程,到了一定的程度,那些书就很有用处了。
  我们应用类的工程师需要必须具备的理论基础有:模拟电子技术基础。先说模拟电子技术的学习深度问题。刚毕业,一般都不可能把模电学好,谁要是真的觉得自己刚毕业就很牛逼,那就有两种可能,要么自己自高自大,不知天高地厚;要么就是跟导师真正实际做过项目,并且勤奋学习理论的人。
  对于我们做电源的工程师来说,模电必须懂的东西我列举一下:
  1 电阻。电阻是各种电子电路里面最基础的原件,电阻在开关电源里面的应用主要有各种控制返回电路的分压网络,然后就是吸收回路里面的功率耗散。我们设计中必须关注的有电阻的封装,功耗,耐压,精度。
  2 三极管。三极管在开关电源中有两类用途:第一,做开关管。开关电源的开关管现在主要有Mos管,三极管,igbt。第二:做信号处理。三极管在开关电源的控制电路里面,用的最多的也就是做个保护电路里面简单的小信号开关,然后就是做线性稳压电源(主电路里面的辅助电源)。
  需要懂什么呢,刚开始,知道三极管怎么打开,怎么关闭就OK了。然后知道什么是线性工作状态,什么是开关状态。书上那些乱七八糟的计算,先放下来,平时基本用不上,用到了,再去查,很快就看懂了。千万不要一头钻进理论里面去,浪费时间,浪费精力,用到的时候,第一参考元器件规格书,第二请教别人,然后再回头看书。
  3 二极管。正向导通,反向截止。知道什么是二极管结电容,二极管的关断时间,反向耐压,正向导通电压,正向持续电流,脉冲电流这些概念就OK了,基本够用了。工作中遇到问题,然后再回头看书。
  4 运算放大器。这个东西在电源设计里面,真的很重要。学校里面老师讲的虚短虚断,必须懂,这个不能打折扣,反馈放大器,电流放大器,各种放大器的设计计算,它都是基础。至于频率特性,相位特性,有能力的当然也要学习,也是很有用处的,别的暂且放下不管,不要死扣理论。
  5 比较器。在开关电源里面主要用来做快速保护电路,当然运算放大器也可以用来做保护,但是,特别是过流保护,运算放大器就不行,反映时间太长了;然后就是频率发生器,PWM比较器,滞回比较器等。比较器和运放相比,还是简单一些的。
  然后电工电子技术必须掌握的东西:
  1 单相交流电。
  2 单相交流电整流。
  3 三相交流电。
  4 三相交流电整流。
  5 电容。电容的分类:电解电容,最常用的整流滤波电容。电解电容分极性,极性接反了,电容发生化学反应,就短路炸掉了。电解电容的主要参数:耐压,容值,等效电阻(esr),工作温度,使用寿命,外观尺寸。瓷片电容,金属膜电容,这些电容不分极性,ESR小,一般做高频旁路用的,因为电解电容ESR比较大,通常在电解电容旁边并联ESR小的高频电容。Y电容,各种标准需要的。(自己百度)。
  关于电容,在分析电路时候,有一条最重要的我必须强调:电容充电,电流必须由电源正极,通过电容,流向电源负极;电容放电:电流必须由电容正端,通过外部回路,回到电容负端。
  6 电感。开关电源里面电杆就分两大类,一类是储能用的,一类是做滤波器用的,就这两类。
  7 变压器。开关电源里面的变压器指的就是变压器,跟工频变压器的工作原理一样。(Flyback,LLC变压器,这个严格意义上,不是变压器,这俩是耦合电感)。
  8 磁芯。必须知道的由:什么是磁芯截面积Ae,什么是窗口面积Aw,什么是B-H曲线,这个必须懂的。
  9 铜线。必须知道什么是穿透深度,什么是电流密度。为什么要用三层绝缘线,为什么要打挡墙。
  上面的基本应该差不多了,有遗漏的请各位大神拍砖,欢迎补上,不要误人子弟。
  假如一个刚入行的电源工程师,可以完全搞明白上面列举的一些基本概念,那你完全就可以做一个合格的助工了,欢迎加入电源行业。
  我想强调的是,我们是搞工程的,不是搞理论的,最有效的学习就是在工作中发现问题,在学习和实验中解决问题。纯粹的死扣理论和纯粹的试来试去都是不可取的。
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关键词:开关电源

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