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電源工程師必須懂的開關電源知識

www.gttxfe.tw 2017/2/6 10:18:56 來源:互聯網 電力電子論壇|免費發布產品

  摘要

  回想自己剛開始做電源學習階段,Buck、Boost、Flyback、半橋、移相全橋、LLC一大堆。

  從迷茫,艱難中,一步步走出來。

  現在都從一線研發退出了,回想自己起步階段的艱難:各種資料,各種教程,鋪天蓋地,看不完,似懂非懂。

  現在都老油條了,自己也算是一個比較勤奮的人,做了五年了,各種拓撲,各種功率,基本上玩過一遍了。

  技術放下太久,就會生疏,為了不要浪費掉自己辛勤學習積累的東西,更為了新手能夠快速找到學習的路子,快速入門,真的邁進開關電源這個世界,我準備開帖寫教程,現在常用的拓撲一個一個寫,用最簡單,通俗的語言,用工程實踐檢驗過的最可靠的理論。

  科學都是可以理解的,一點不玄幻的,咱不是中醫,不搞博大精深。

  希望大家多多支持,同時歡迎各位前輩高手來拍磚。

  先說說做開關電源需要具備的理論基礎:我們做電源的工程師,分兩類,一類是搞研究的,一類是搞工程的。

  所謂搞研究的,就是研究各種新的技術、新材料、新工藝、新的拓撲結構等等。這些人需要很高的理論底子,當然必須是高學歷,數學、電磁學、電子學、自動控制等等,各種專業,各種牛逼。

  還有一種就是我們最常見的電源工程師,就是在公司開發部做項目的電子工程師。

  本文面對的是第二類的,也就是面對應用階層的電源設計工程師。

  必須加一句,像陶顯芳老師 趙修科老師這一類的妖怪級別的大師寫的書,新手完全沒必要使勁啃的,很費時費力。大可囫圇吞棗看一下,能懂多少是多少。然后在慢慢成長的過程中,回頭再看,就會有很大的收獲。

  我們是做工程的,他們搞理論基礎的。大師寫的書,一下子完全看懂,不大可能。那些書很多方面寫得很詳細,有完整的理論推導,包括的也非常全面。但是我還是奉勸新手不要在數學公式里面糾結。

  那些書完全可以作為技術手冊來使用。做技術都有一個成長的過程,到了一定的程度,那些書就很有用處了。

  我們應用類的工程師需要必須具備的理論基礎有:模擬電子技術基礎。先說模擬電子技術的學習深度問題。剛畢業,一般都不可能把模電學好,誰要是真的覺得自己剛畢業就很牛逼,那就有兩種可能,要么自己自高自大,不知天高地厚;要么就是跟導師真正實際做過項目,并且勤奮學習理論的人。對于我們做電源的工程師來說,模電必須懂的東西我列舉一下:

  1、電阻。電阻是各種電子電路里面最基礎的原件,電阻在開關電源里面的應用主要有各種控制返回電路的分壓網絡,然后就是吸收回路里面的功率耗散。我們設計中必須關注的有電阻的封裝,功耗,耐壓,精度。

  2 三極管。三極管在開關電源中有兩類用途:第一,做開關管。開關電源的開關管現在主要有Mos管,三極管,IGBT。第二:做信號處理。三極管在開關電源的控制電路里面,用的最多的也就是做個保護電路里面簡單的小信號開關,然后就是做線性穩壓電源(主電路里面的輔助電源)。

  需要懂什么呢,剛開始,知道三極管怎么打開,怎么關閉就OK了。然后知道什么是線性工作狀態,什么是開關狀態。書上那些亂七八糟的計算,先放下來,平時基本用不上,用到了,再去查,很快就看懂了。千萬不要一頭鉆進理論里面去,浪費時間,浪費精力,用到的時候,第一參考元器件規格書,第二請教別人,然后再回頭看書。

  3 二極管。正向導通,反向截止。知道什么是二極管結電容,二極管的關斷時間,反向耐壓,正向導通電壓,正向持續電流,脈沖電流這些概念就OK了,基本夠用了。工作中遇到問題,然后再回頭看書。

  4 運算放大器。 這個東西在電源設計里面,真的很重要。學校里面老師講的虛短虛斷,必須懂,這個不能打折扣,反饋放大器,電流放大器,各種放大器的設計計算,它都是基礎。至于頻率特性,相位特性,有能力的當然也要學習,也是很有用處的,別的暫且放下不管,不要死扣理論。

  5 比較器。在開關電源里面主要用來做快速保護電路,當然運算放大器也可以用來做保護,但是,特別是過流保護,運算放大器就不行,反映時間太長了;然后就是頻率發生器,PWM比較器,滯回比較器等。比較器和運放相比,還是簡單一些的。

  然后電工電子技術必須掌握的東西:

  1 單相交流電。

  2 單相交流電整流。

  3 三相交流電。

  4 三相交流電整流。

  5 電容。電容的分類:電解電容,最常用的整流濾波電容。電解電容分極性,極性接反了,電容發生化學反應,就短路炸掉了。電解電容的主要參數:耐壓,容值,等效電阻(esr),工作溫度,使用壽命,外觀尺寸。瓷片電容,金屬膜電容,這些電容不分極性,ESR小,一般做高頻旁路用的,因為電解電容ESR比較大,通常在電解電容旁邊并聯ESR小的高頻電容。Y電容,各種標準需要的。(自己百度)。關于電容,在分析電路時候,有一條最重要的我必須強調:電容充電,電流必須由電源正極,通過電容,流向電源負極;電容放電:電流必須由電容正端,通過外部回路,回到電容負端。

  5 電感。開關電源里面電桿就分兩大類,一類是儲能用的,一類是做濾波器用的,就這兩類。

  6 變壓器,開關電源里面的變壓器指的就是變壓器,跟工頻變壓器的工作原理一樣。(Flyback,LLC變壓器,這個嚴格意義上,不是變壓器,這倆是耦合電感)。

  7 磁芯。必須知道的由:什么是磁芯截面積Ae,什么是窗口面積Aw,什么是B-H曲線,這個必須懂的。

  8 銅線。必須知道什么是穿透深度,什么是電流密度。為什么要用三層絕緣線,為什么要打擋墻。

  上面的基本應該差不多了,有遺漏的請各位大神拍磚,歡迎補上,不要誤人子弟。

  假如一個剛入行的電源工程師,可以完全搞明白上面列舉的一些基本概念,那你完全就可以做一個合格的助工了,歡迎加入電源行業。

  我想強調的是,我們是搞工程的,不是搞理論的,最有效的學習就是在工作中發現問題,在學習和實驗中解決問題。純粹的死扣理論和純粹的試來試去都是不可取的。

 

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