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谈一谈电源设计的工作方法

论坛里对各种拓扑和很多具体的技术问题已经有了太多的讨论,但对于设计流程似乎关心的人并不多,很多人只是碰到问题了就上来发问,希望立即得到帮助直至问题解决。不过我觉得技术的积累离不开好的工作方法,所以想谈一谈这个问题,希望大家也可以分享自己的心得。


首先,我认为要做设计必须要知道输入输出条件,即客户能提供什么条件同时又有什么要求。这一步是至关重要的,很多项目到最后进行不下去了,回头一看才发现很多东西开始就没弄明白,浪费了大家很多时间。有很多条件是必须要知道的,这个通常不会有问题,例如:输入电压范围、输出电压、输出电流、输入输出接口、形状、效率、散热方式、工作温度、绝缘强度;但是其他条件大家通常就不太关心了,例如:防雷等级、防火或防水或防尘要求、振动强度、海拔、工作湿度、酸/盐雾、抗性负载、动态负载、启动(关机)时间/时序,等等。在设计开始之前,尽可能的了解客户的实际应用情况是十分必要的,当然如果是针对某些通用领域的应用,则需要尽可能多学习相关认证标准,现在在电源领域从业人员较多的行业应该是灯具和信息设备领域,不管在哪个行业,都要先学习本行业的相关标准。

第二,清楚了要做一个什么东西并且受到什么制约之后,然后再来确定设计方案,包括:有无外壳(形状、材质)、电路拓扑、估算效率、根据散热方式对主要功能模块或器件进行预布局、估算成本、再进一步可以用3D设计软件做一个外观图、甚至可以做个外观模型进行试装配。这个部分对经验要求很高,如果经验不足的话,基本上就只能确定一个外壳和拓扑,或者直接抄一个电路。抄板这种事我觉得干个一次两次问题不大,经常做就会限制你的进步,到头来损害的还是自己的长远利益。经验不足,这个过程就是学习的过程,选定一个合适的拓扑可以让后面的工作变得容易得多,比如一个电焊机,如果你选了一个半桥/全桥拓扑,那么达到同样的效果可能要比正激费事很多。

第三,电路拓扑和测试标准都弄明白了,接下来就是真正的设计。原理图设计是开端,根据电路拓扑可以选择控制方式,自激、他激、分立元件、IC控制(模拟/数字)。电源设计需要多方面的知识,模拟电子、电磁学、结构和散热、生产工艺都要有所了解,这是一个积累的过程,所以也不要畏惧困难,刚开始有很多东西不明白是正常的,做一个项目就能学到一些东西,那么3、5个项目之后就可以勉强做到独挡一面了。通常科班出身的设计者对于电路和磁学的兴趣很大,因为学校里学的好多东西都在这里面;而从实践出发,由技术员或电子爱好者逐渐摸索而成的工程师,他们往往更注重外观、结构、工艺等非理论性的东西。其实我更偏向于后者,我们的职业名称最贴切的应该叫电源应用工程师,所以在没有重大技术进步之前,同样的拓扑和类似的电路图,产品拼的还是其他方面的东西,比如苹果的充电器也是用原边反馈的反激电路,但它的价格就不是普通充电器能比的了。当然,要压缩体积、做成比较漂亮的形状还是需要一些理论功底的,特别是磁学,芯片可以买但变压器都要自己做的,如果不太懂磁学是很难实现自己开模做一个定制电感或变压器的。对于更大功率或者说更复杂的拓扑设计,那就更需要理论来支撑了,把反激的每一个器件的计算和选型都弄明白可能都要花5年时间,要全靠经验积累来做大功率电源实在是有些勉强,但也不是说没上过大学就做不了,可以自学一些理论嘛,什么东西只要用心去学就不难,未必非要在学校里学。

具体产品设计包含的东西很多,原理图初步完成之后就需要根据结构尺寸和散热条件对关键功率器件进行选型,这里会涉及到很多计算,尤其是磁性元器件的计算。比如一个电感/变压器,已知拓扑结构并算出了电感量、电流大小,那么应该选一个什么磁心来绕呢?不同材质的磁心做同样功能的电感/变压器,体积和性能的差别就太大了;同理对功率半导体而言,是单管还是多管串/并联,散热片的大小和 fin 的朝向,如果有风扇是用抽风还是吹风,同样是400V/220uF的电解电容用多高温度多长寿命的? 诸如此类的问题都要尽可能的考虑,每一个器件都要仔细核算其工作电压、电流、功率,尽量优化,争取能用0805就不用1206,还要考虑你所工作的工厂的工艺水平,有的能用0603甚至0402,有的在保证质量的前提下只能加工0805以上封装的。如果会仿真的话,把这些器件选好之后,仿一仿可以增强信心,减少后期返工的可能性,但计算不到位的话,即使仿真波形很漂亮也不能保证后期没有大问题,基本功不到位,仿出来的东西和实际的东西会差很多。



今天先写这么多,可能条理不是很清楚,抽时间再补充完善,欢迎大家也都来分享一些自己的心得。为了方便大家阅读,我就在第一帖编辑了


全部回复(25)
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ncy231
LV.7
2
2012-01-07 00:10

沙发,

顶起,听 amonson大师讲课

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hanww2006
LV.4
3
2012-01-07 12:26
这个标题写好了就是一本书啊,倾听·····
0
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2012-01-07 12:34
@hanww2006
这个标题写好了就是一本书啊,倾听·····

看好,

下文更精彩,

 

0
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2012-01-07 13:48
@fengxunshi
看好,下文更精彩, 
0
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leifalin
LV.5
6
2012-01-07 14:32
留个脚印
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larry98012
LV.10
7
2012-01-07 16:56

继续!!!

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2012-01-07 20:12
@larry98012
继续!!!
 
0
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cheng111
LV.11
9
2012-01-07 23:37
继续。
0
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隐形专家
LV.10
10
2012-01-08 10:26
@cheng111
继续。
后续
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zvszcs
LV.12
11
2012-01-08 20:40
@隐形专家
后续
等待续集哦
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づ龍づ
LV.4
12
2012-01-08 21:37
这个得顶起来,期待继续
0
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zq2007
LV.11
13
2012-01-08 21:43
@づ龍づ
这个得顶起来,期待继续
说的很在理,也很实际,
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10227
LV.7
14
2012-01-09 09:36
0
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tony_dai
LV.8
15
2012-01-09 16:37
@zvszcs
等待续集哦
等待后续...
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amonson
LV.8
16
2012-01-09 17:05
更新了一段,顶一下
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bpyanyu
LV.8
17
2012-01-09 17:05
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ncy231
LV.7
18
2012-01-09 22:43
@隐形专家
[图片] 
隐形师长跑的好快啊
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小凡凡
LV.7
19
2012-01-10 00:40
@bpyanyu
[图片]

只说两点:

一、不用多花钱但提高产品附加值最好的方法----------多花点时间在产品外观、布局上面;

二、三人行,必有我师。空闲的时候琢磨琢磨IEEE的论文,即使不懂E文。

       如果有足够的时间、精力,不妨试着写上一两篇,即使不送去发表,这是对自己的一种肯定。

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2012-01-10 09:33
啊 。。。。受益了
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2012-01-10 10:24
也留个脚印
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aczg01987
LV.10
22
2012-01-10 16:00
@隐形专家
[图片] 
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zq2007
LV.11
23
2012-01-10 21:26
@无源之水
也留个脚印
期待楼主继续发表见解。
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aczg01987
LV.10
24
2012-02-07 09:53

期待楼主继续

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wzy616611
LV.2
25
2014-09-22 11:52
任重而道远,看来电源入门容易做起来难啊
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wzy616611
LV.2
26
2014-09-22 11:52
@小凡凡
只说两点:一、不用多花钱但提高产品附加值最好的方法----------多花点时间在产品外观、布局上面;二、三人行,必有我师。空闲的时候琢磨琢磨IEEE的论文,即使不懂E文。       如果有足够的时间、精力,不妨试着写上一两篇,即使不送去发表,这是对自己的一种肯定。
网上怎么收来看?搜。谢谢
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