優(yōu)秀電源工程師的必備技能大揭秘！

隨著電源市場的不斷擴張，開關電源行業(yè)飛速發(fā)展，企業(yè)對電源工程師的需求日益增加，對電源工程師的技能要求也日漸提高，相信沒有一位電源工程師會錯過讓自己變得更優(yōu)秀的機會。

作為一名數(shù)字電源從業(yè)者，小編今天就帶大家細數(shù)一下優(yōu)秀電源工程師具備的那些技能。

新手必備課程

成為一名電源高手需要扎實的理論基礎，涉及電路原理、語言編程和控制理論等多個學科領域。

為了幫助大家更好地掌握電源開發(fā)相關的關鍵知識點，我們整理了以上圖表，以供大家進行參考，查漏補缺。

進階技能

在掌握了扎實的電源理論基礎知識后，就正式進入我們技能提升的階段啦。接下來跟著小編從電源開發(fā)的各個階段出發(fā)，對電源工程師需要具備的技能來一一進行分析梳理。

建模仿真01

電路建模仿真是電源工程師必備技能之一。它是電源開發(fā)過程中不可或缺的一個環(huán)節(jié)，可以幫助工程師們驗證設計方案的準確性與可行性。

電源建模仿真軟件根據研究方向分為電氣仿真和磁器件仿真：

▍電氣仿真軟件：PSIM、Matlab、Pspice等

▍磁件仿真軟件：Maxwell、JMAG、FLUX、Saber等

熟練掌握這些仿真軟件后，電源工程師能夠對電路進行定性、定量的分析，指導磁性器件設計，有助于提升電源開發(fā)效率。

電源新手在學習初期，實驗設備不足的話，就可以利用仿真軟件進行電路模型搭建，從而快速、直觀地了解電源的工作原理啦。

器件參數(shù)選型02

參數(shù)選型時，需要工程師進行電路關鍵參數(shù)的計算，計算方法可以參考論文資料或一些成熟的應用案例，也可以借助現(xiàn)有的參數(shù)計算小工具。

這里為大家整理了各類器件在選型時需要關注的參數(shù)：

開關電源中的磁性元件對于電源的效率和功率密度具有重要影響，因此在選取時需要特別謹慎。

根據統(tǒng)計數(shù)據，磁性元件的損耗約占總損耗的30%，而它們的體積占整個電路的20%~30%。因此，在選擇磁性元件時，需要平衡效率和功率密度之間的關系，以減小高頻效應帶來的損耗。

開關電源中主要的磁性元件是變壓器和電感。

主變壓器是高頻開關電源的主要發(fā)熱元件，其設計至關重要。主變壓器的磁芯應具備低損耗、高飽和磁感應強度、溫度系數(shù)小、寬工作溫度范圍以及μ值隨B值變化小等特點。

濾波電感的磁芯選擇需要具備以下幾特點：

▍溫度系數(shù)小，電感量隨時間的變化率小

▍線性度好，在不同的工作電流下電感量的變化小

▍電損耗和磁損耗低

PCB繪制03

常用的PCB繪制軟件有Protel、Altiumdesigner等。

工程師需要根據設計方案繪制電源的PCB原理圖，隨后根據元器件選型制作其封裝庫，完成PCB板布線（需考慮接地、EMC等問題），最后將PCB圖交廠家生產，任務完成！

PCB繪制小tips：

VIN和GND路徑應盡可能寬，以降低路徑阻抗，有利于散熱

高壓與低壓、功率與控制部分、原邊與副邊盡量分開

輸入和輸出電容應盡可能靠近IC，最小化路徑阻抗

高頻功率回路面積不宜過大

盡量反饋采樣采到輸出端口

控制芯片的外圍器件時應貼近芯片

驅動電阻應緊靠MOS開關管

干擾源應遠離輸入端口及易受干擾電路

為了幫助大家更科學合理地排版，以減少后續(xù)電源調試時可能出現(xiàn)的不必要麻煩，可以參考我們?yōu)榇蠹艺淼男ips哦。

嵌入式程序開發(fā)04

要成為出色的電源工程師，編程是不可或缺的技能之一。

在數(shù)字電源領域，常見的控制核心包括DSP、MCU和FPGA等。DSP和MCU通常使用C語言進行開發(fā)，而FPGA則主要采用硬件語言VHDL/Verilog。嵌入式功能涵蓋了電壓電流采樣、通訊、濾波處理、PWM信號控制、閉環(huán)控制算法、軟件保護等多個方面。

在實際嵌入式程序開發(fā)過程中可采用分層設計思想進行功能開發(fā)：

硬件驅動層

在硬件驅動層的設計過程中，首要任務是深入了解芯片內部外設的使用方法，可以通過直接操作寄存器或者使用相關庫文件配置外設的硬件驅動。工程師需要掌握數(shù)字電源常見的硬件驅動技術，包括ADC采樣、信號I/O、PWM、硬件保護等，并進行定時器、中斷和Flash的配置。

功能模塊層

在進行數(shù)字電源的MCU功能模塊開發(fā)時，需要編寫濾波算法和控制算法。濾波算法主要用于軟件層面降低采集信號中的高頻干擾，而閉環(huán)控制算法則是確保輸出穩(wěn)定性的關鍵。此外，還需要配置通訊模塊和緩啟動模塊，以實現(xiàn)與上位機的通訊和緩解上電沖擊。

邏輯應用層

在邏輯應用層編程時，需要特別關注時序控制和環(huán)路控制。定義時序約束時，應考慮時鐘頻率、時序操作的持續(xù)時間、數(shù)據傳輸速率、電路延遲和時序沖突等因素。同時，需要設計電源狀態(tài)切換和外設操作。在進行外設驅動開發(fā)時，可以參考標準庫和驅動庫中的示例代碼，并考慮資源占用情況，盡量降低中斷延遲。

電源調試05

電源調試是讓許多工程師感到頭疼的環(huán)節(jié)。除了驗證電源的基本功能外，各種EMC測試、整機效率測試、待機功耗測試、沖擊電流測試、電壓應力測試、飽和測試、輸出紋波測試、輸出過沖測試、保護測試和耐壓測試等項目讓人應接不暇。

以下是常規(guī)的電源測試流程：

在調試較大型的電路系統(tǒng)時，需要將總體電路按功能分成若干個模塊，對每個模塊分別進行調測。調試順序可以按照信號的流向逐個進行，逐步擴大調試范圍，最終完成總體調試。對于小型電路或需要相互配合、不能分塊調試的系統(tǒng)，則需要將整個電路組裝完畢后，直接進行整體調試。

電路連接完成后不要急于通電，應先認真檢查連線是否正確，是否有接錯線、少接線和多接線的現(xiàn)象；檢查電源線、地線、信號線、各元器件引腳之間有無短路；觀察各連線處有無接觸不良。

//通電檢查：

把經過準確測量符合要求的電源接入電路，并觀察穩(wěn)壓電源或電路是否有異?，F(xiàn)象發(fā)生，如有則應立即切斷電源，待故障排除后方可再次通電。

檢查無誤后，可以先對電源的外圍功能進行檢測。如：電源采樣是否準確，產生的PWM驅動信號是否符合需求，數(shù)字信號輸入輸出端口以及電源的保護功能是否能正常工作。

之后，可以進行電源主電路拓撲的開環(huán)調試，驗證電路的開環(huán)控制效果。驗證無誤后進行功率器件可靠性驗證，然后進行閉環(huán)測試，檢測電源的閉環(huán)控制效果是否符合預期。

最后，進行電源長時間運行測試，驗證裝置的穩(wěn)定運行能力，確保電源長時間運行無故障。

到這里，電源調試的整個流程就結束了。

//特別提醒：

測試的過程中，大家應認真規(guī)范記錄和分析測試數(shù)據，并做出測試結論。如發(fā)現(xiàn)性能指標與要求不符，應分析問題原因，并對電路進行調整，以確保最終電路各項指標符合要求。

紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。電源設計工作中涉及技術范圍廣泛，想要成為一名優(yōu)秀的電源工程師，除了不斷學習各項技能提升自己的能力以外，還需在實踐中積累電源設計經驗，不斷總結思考。

相信相信的力量，總有一天你也會成為那個最優(yōu)秀的電源工程師。