电路设计工程师升级之作之电源设计

显示全部楼层 · 2024-2-23 14:09:17

昨天晓明写的一篇BS链得到了很多工程师的认同感，其实电路设计链条上何止那么一点点BS呢，所谓文人相轻呀，找一个BS点还是很简单的。

比如，系统工程师BS硬件工程师，硬件工程师BS电源工程师，电源工程师BS不懂电源的硬件工程师。。。。。。

为了不被BS，唯有努力学习多壮志。

最近和一些老朋友了解，经常听到的就是抱怨现在的工程师难招，其实并不是招不到工程师，是招不到合适的工程师。比如，一个硬件工程师，最基本的电源都不会设计，或者焊接都需要找别人帮忙。其实，这也不怪现在的工程师，而是现在某些环境所致。公司的每一个部分都分的很细，曾经那种一个工程师从电路设计到PCB设计、原型机焊接、写软件到调试、以及到最后如何在产线上量产，一口气干到底的情况已经很难找到。

当然，想要达到这种英雄般的高度是每一个工程师的追求。那么学习就变得异常重要，不仅需要有决心去学习，还得有恒心和毅力去学习。比如如何学习电源设计，就是一门极其高深的学问。

电源工程师升级之路艰难的现状

首先让我们扪心自问一下：你目前年薪多少？你值得老板花高薪雇你吗？

最重要的是：你的含金量够吗？你在技术上投入了多少？如何突破自我？

你是否幻想有一天能够在职场上得心应手，挥斥方遒…

然而现实却是这样的：

刚踏进电源研发职业生涯，走进公司一脸懵逼，想认真学习却无从下手，看着书本昏昏欲睡，资深工程师又不愿意教，本想指点江山，无奈打杂跑腿。或是干了几年了还是原地踏步，一件事情重复做，升职加薪之路遥遥无期...

吃不透PFC的电源工程师，你就等着一辈子碌碌无为吧！

PFC技术的前景

PFC英文全称为“Power Factor Correction”，意思是“功率因数校正”，功率因数指的是有效功率与总耗电量（视在功率）之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量（视在功率）的比值。基本上功率因素可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因素值越大，代表其电力利用率越高，比如用电器PF值为0.5则浪费了一半的电能。而对于国家来说电网节能是个永远的话题，近些年对很多类电器PF值有了强制要求，未来会更加严格，可想而知PFC技术未来有多么广阔的前景！

世界在发展，人口在增加，要求能源·电力有相适应的增长来满足人类日益增长的物质与精神文明的需要，尤其是一个人口众多、经济基础薄弱、快速发展的后进国家，经济增长对能源·电力有很强的依赖关系，这一历史性规律短期内不会逆转。

在恰当的时间，拥有足够的技能，才能体现出个人的最大价值。如果现在就能做好准备，学习PFC技术，在国家节能事业高速发展的这个红利期里就是一个优势。时机就是这样，如果不珍惜的话，等时机错过，优势不在，价值也就不在。

时间窗口，对于成就一个人，成就一番事业，是非常重要的。

PFC技术最有效的学习路线

实际上，学习PFC技术跟别的事物一样，需要经历这样3个阶段：理解->模仿->应用

在学习一门技术的时候，最需要的是先有比较通俗易懂的学习资料。遗憾的是，当你翻开大多数PFC教材或资料，看到的都是蹩脚的翻译和难懂的公式。除了翻译问题，最让人头疼的是抽象的定义，很多时候作者默认你已经掌握了这些常识，这就像是对着一个从来没见过雪的人，告诉他：雪是从大气中的水蒸汽直接凝华或水滴凝固而成的。好了，你知道什么是雪了吧？非常抽象估计没见过雪的人都难以理解，如果给放一个视频来讲解甚至把真正的雪摆在你面前，这样将会非常容易弄明白。

问题的根源在于，极少有人能从抽象中学习新事物，我们往往是从具体的例子、类比的熟悉事物、甚至是亲身体验的过程中去学习，这样才印象最深刻。

读万卷书不如行万里路，行万里路不如名师指路。如果有一个经历过菜鸟到高手到专家，一个从众多工程师中脱颖而出的高人给你指点一二，其实PFC技术并不是想象中的那么难！

PFC本质主要分为两个方面，第一个让交流电的电压相位，电流相位尽可能不出现相移。第二，让整流电路的二极管开通角尽可能的接近180° ，PFC功率因素校正主要是做这两个工作。

校正前：

校正后：

下面给大家介绍一部由张飞先生制作的一部教程。

非常完美的PFC视频教程（配硬件）

可能是史上完整的PFC视频教程（共计时长：120讲 60小时）

第一部分:开关电源BUCK部分(30小时)

一是基于PTS5430芯片的Buck电路；

二是基于分立器件去搭Buck电路；

三基于LNK306芯片的BUCK电路。

第二部分:BOOST部分(10小时)

基于UC3842电源芯片的Boost电路。

第三部分：功率因素校正（PFC）部分(20小时)

基于NCP1654芯片的PFC部分

所以他的复杂度远远超过开关电源，从PFC的拓扑结构来讲，可以分为升压式PFC、降压式PFC及升压-降压式PFC，但是呢由于降压式和升压-降压式PFC功率因素没有升压式功率因素高，所以我们绝大多数用的PFC为升压式PFC，他的功率因素可以接近于1。

PFC教程中为什么要讲Buck、Boost？

有源功率因素校正的基本架构分为:基于Buck的PFC、基于Boost的PFC、基于Buck-Boost的PFC。由于用升压电路设计的PFC电路，其PF值最理想所以很多人只知道基于Boost的PFC！所以想要把PFC技术学透彻首先得从Buck、Boost电路开始。

我们为什么基于老芯片甚至分立器件来讲解PFC技术？

现在电源工程师更多的是做着芯片外围电路的应用和电源调试，而对于芯片内部掌握的不是十分透彻。因此，我们视频既注重培养工程师设计芯片集成电路的能力，也注重整个外围电路的参数优化和调试，这样才能系统全面地精通开关电源设计，而不是让大家争相比着使用了如何先进的芯片，因为应用芯片方案做电源还是处于初级阶段，我们应该往更高层次走。既然选择了做技术，就该有最终成为技术大牛的决心。

长按二维码，参与众筹

内容到底有多强大

Buck电源实战视频教程大全套目录如下

Buck视频教程1

基于PTS5430芯片的Buck电源

1. 通过举例讲解开关电源工作的方式、工作原理.

2. 通过举例开关电源工作方式与线性电源工作方式的区别.

3. 分析和讲解为什么线性电源的效率比较低,开关电源的效率比较高?

4. 讲解开关电源是如何实现能量转移的?以及如何实现稳定电压输出?如何进行调节的?为什么说输入电压的变化以及负载的变化会影响调节?为什么会有纹波的产生?为什么说速度响应是衡量开关电源的重要指标?

5. 详细分析开关损耗是如何产生的?如何控制温升?温升对系统有哪些危害?

6. 开关电源体积与频率的关系?以及开关电源的效率问题。

7. 开关器件的如何选择?详细分析MOSFET,IGBT,三极管各自的有点和缺点。

8. 详细推导开关电源的BUCK电路拓扑的过程。

9．引入重要模拟电路中重要器件：电感。

10. 详细讲解电感电压的的形成和公式计算，电感电压受什么参数影响？如何改变电感两端电压？

11. 详细讲解电感电压的与电感中电流大小以及电流变化率的相互关系。为什么说电感电流大小连续而电流变化率是不连续的？

12. 详细讲解电感中的电流波形的三种模式。

13. 为什么说电感电流在通电和关断后会发生变化？它的内在根本原因又是什么？

14. 如何实现电感的能量守恒？为什么说只有电感电流达到稳定状态才能为我们使用？电感电流的变化如何实现可控？

15. BUCK电路中专有名词的解释，了解关键参数对设计的影响。

16. 详细讲解占空比公式的推导。

17. 详细讲解电感参数计算公式的推导过程。

18. BUCK拓扑的几大总结。

19. 举例实际案例现场计算电感参数。

20. 详细讲解电源控制芯片内部各功能模块。

21. 通过实际演示，现场用示波器测量相关波形并进行分析和调试。

Buck视频教程2

基于分立器件去搭Buck电源

1. 电子开关设计

A.为什么说MOSFET是比较合适的开关管

B.MOSEFT的驱动电路是如何设计的

2.．PWM波形电路设计

A.频率如何进行调整

B.占空比如何进行调整

C.三角波电路的生成

D.电平电路可调以及如何实现占空比的调整

3.软启动电路设计

A.电路中为什么需要软启动电路

B.软启动电路的功能和作用

C.软启动电路如何实现

4.MOSFET驱动电路设计

A.MOSFET悬浮驱动电路设计

B.悬浮电路在整合电路中是如何工作的

5.自举电路设计及作用

A.为什么说自举电路是整合驱动电路的能量提供者

B.自举电路是如何实现能量补给的

C.自举电容的大小是根据什么确定的

6.上电启动电路作用

A.上电启动的能量由谁提供

B.上电启动到BUCK正常工作这个过程中发生了哪些事

C.为什么说没有上电启动电路，BUCK电路不能正常启动

7.什么叫电流环

A.电路中为什么需要电流环

B.电流环的周期是多少？又是如何影响和作用于电路的

8.什么叫电压环

A.电路中为什么需要电压环

B.电压环的周期是多少？又是如何实现和影响电路的

9.为什么BUCK电路设计需要有假负载

二．电路调试部分，现场演示

1.现场演示测量各个点的波形

2.现场分析调试各个点的波型

Buck视频教程3

基于LNK306芯片的Buck电源

1.LNK306芯片内部拓扑详细讲解

2.基于LNK306芯片buck拓扑的详细讲解

3.各关键因素要点如何设计

4.各关键点的波形如何测试和分析

5.BUCK电路的调试和电路参数的优化

Boost实战视频教程目录

基于芯片UC3842的Boost的项目

第一，Boost电路的拓扑产生的一个推导

第二，引入模拟电路中的重要器件：电感

第三，详细讲解电感电压的形成和公式计算，电感电压受什么参数影响，如何改变电感两端的电压？

第四，详细讲解电感电压与电感中电流的大小以及电流变化率的相互关系，为什么说电感电流变化是连续的而电流变化率是不连续？

第五，详细讲解电感中电流波形的三种模式

第六，为什么说电感电流在通电和关电后会发生变化，他的内在根本原因又是什么？

第七，如何实现电感的能量守恒？什么说只有电感电流达到稳定状态才能为我们使用？电感电流变化如何实现可控？

第八，详细讲解PWM（占空比）公式的推导

第九，详细讲解电感参数计算公式的推导过程，运用UC3842做实际案例现场设计Boost电路

第十，详细讲解电源控制芯片内部各部分模块，通过实际演示现场用示波器测量相关关键波形并进行分析和调试

第十一，后续高手篇众筹视频将会讲解用分立器件设计开关电源芯片并搭建完整的Boost电路

PFC实战视频教程目录

基于芯片NCP1654的PFC实际项目

1.功率因素校正产生的根本原因

2.为什么说交流电路中有了电容会产生整流桥导通角的改变

3.为什么电流激变会产生谐波

4.如何校正电容相位移动及导通角度

5.无源PFC知识点的详细讲解

6.有源PFC知识点的详细讲解

7.有源PFC是如何实现电容相位移动校正及导通角在180°里面分配

8.有源PFC三种工作模式，CCM连续模式、DCM断续模式和CRM临界导通模式

9.有源PFC的两种控制方式及定频调占PWM方式和调频方式

10.在调试过程中如何保证电流电感不饱和

11.调频电路中需要注意最大频率和最小频率

12.基于定频调占空比方式芯片内部模块的详细讲解

13.基于分立器件设计一个PFC芯片并搭建完整PFC拓扑图

14.基于芯片做一个完整PFC拓扑图

15.PFC电路各参数的详解

16.PFC电路的波形测试及分析

17.通过调试最终完成PFC电路设计

部分硬件抢先看

点击阅读原文，立即参与众筹吧。

[西门子] 电路设计工程师升级之作之电源设计

本帖子中包含更多资源