电源工程师

职业前景以及电源工程师所具备基础知识

近年来，电子信息技术的飞速发展推动了电源技术（特别是开关电源的应用技术）这一领域的飞速前进，同时也给电源工程技术人员带来了前所未有的机遇和挑战，这也更需要大量具有电源专业知识水平的工程师来完成设计和研发。

电源工程师主要是从事各种电器设备的电源供电系统设计。任何一款电子产品没有电源是无法正常工作的。

设计一款完善且长时间无故障运行的电源，需要设计人员拥有电子工程师专业知识并在此基础上精通电源拓扑理论并拥有大量丰富的设计经验。

扎实数字模拟电路知识，专业的分析能力才能设计出高质量的电源产品。

（1）关于「开关电源工程师需要哪些基础知识」

以一个简单的Buck变换器的设计为例进行说明。

设计如图1所示的这样一个Buck变换器，需要如下知识：

图1

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；
• 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，傅立叶变换等）；
• 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。

目前分为电源工程师，高级电源设计师。

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