选择合适的电源器件,设计合适的电源电路,了解电源电路工作过程中的波形,看到面对瞬变负载时电源电路的响应过程并评估其表现能否满足最终应用的需要,评估电源电路的效率表现,列出完整的物料清单并对成本进行预估,这每一件事情都要一步步的做一遍其实是要花费很多时间的,还需要很多外部条件的支持,器件、板子、设备、场地和供应信息,少了哪一个都不行。所以,作为一个电源工程师,其实是很辛苦的,工作中所花费的成本也很高。
电源管理器件厂商为了降低用户使用器件的难度,便有了FAE这样一个职业。FAE利用自己的知识和技能帮助客户做选择、定方案、解决使用中的问题,有的时候甚至还要帮助客户完成所有的设计过程。但有的朋友在进行研发工作的时候,却从未遇见过所谓的FAE,甚至连厂家的人都没有见过,但照样完成了设计,照样出了产品。由此可见,一个工程师在选择产品的时候,FAE的支持并不是必不可少的。
我上大学的时候所学习的专业是电子对抗。要做对抗,没有攻防的双方就对抗不起来,所以,对抗所涉及的一定是个大系统。如何在具体的设计工作开始以前就对未来的系统会如何表现有一个清楚的了解是非常重要的,总不能等到建设工作已经完成了再进行测试吧?如果不行怎么办?时间已经浪费了,金钱也花了不少,重来一遍也没有把握,那可如何是好?仿真——这是我学到的面对这种问题时的最重要的方法。
把现实中的事物模型化,通过数学运算模拟出实际系统的运作过程,将结果以数据的形式形象化地表现出来,这就是仿真。仿真这方法堪称懒人的杰作,它可以把大量的具体工作无形化、虚拟化,大大提高了人类科技进步的速度,避免了很多不必要的开销。在没有计算机帮助我仿真的日子里,我的办法是采用头脑里的仿真来完成对现实的过程模拟,等到需要动手实验的时候,要做的工作已经完全是对头脑仿真结果的验证了。这种头脑仿真的结果可以带来一种能力,使你既能进行系统的架构,又能进行逆向的反推,对提升自己的能力是非常有帮助的。
在我上学的时代,计算机的计算能力还很弱,今天的手机的计算能力已经远超那个时代的大型计算机的计算能力,所以,今天的仿真与那个时代相比,成本已经很低了,甚至低到已经可以提供免费的仿真服务了。
点击“登录”或“开始你的设计”的按钮,系统就会引导你输入自己的用户名和密码,然后就可以开始使用了。如果你是第一次使用,你就需要多一个步骤,先把自己的账户建立起来,然后才可以继续使用。
Richtek DesignerTM 的真实作用是根据需要完成一个设计,仿真只是它所利用的工具而已。所以,使用Richtek DesignerTM 的第一步是要告诉它你要完成什么,它需要你给出至少三个条件:你的应用的Vin、Vout和Iout。有了这些条件,它就可以筛选出可供你使用的器件来,你从中选中自己中意的以后,完整的电路就可以自动生成了。如果你已经有了心仪的型号,你可以直接在搜索框中键入自己的型号即可。对于已经生成的电路,你可以任意修改每一个外围元件的参数,以使整个电路达成自己想要的效果,这对有特别需求的用户是非常重要的。
由于在相同Vin、Vout和Iout的条件下可供选择的器件通常是很多的,你还可以对自己的愿望进行更进一步的描述以缩小可供选择的器件清单,提高你的满意度。系统提供了很多不同的性能选项,如不同的控制架构、工作模式、保护方法等等,还可选择自己喜欢的封装形式,将自己不喜欢的排除在外,这些都是采用勾选的方式进行的,因而使用起来非常简单。为了支持你做选择,系统还在线提供了规格书的链接,你可以在选择以前阅读它们。
有了电路,仿真就可以进行了。Richtek DesignerTM提供了稳态仿真、瞬态仿真、启动过程仿真和交流仿真功能,仿真结果全部以图形的方式表达,你可以对所有的图形进行放大、缩小、抽离等操作,可以利用光标选择自己感兴趣的点和区间进行详细的测量、计算,所有结果都是自动呈现的,可让你全面了解电路在各种情况下的表现,做到心中有数、有图、有真相。
关于真相,这对仿真系统来说是非常重要的。仿真的基础是模型,只有清楚地了解每一款器件的功用、特性,真实的模型才能建立起来。为客户提供的仿真服务是免费的,但建立模型却是花费巨大的工作,其工作量是惊人的。目前,立锜已经为一百多款器件建立了模型,其中包括了ACOTTM和电流模式Buck器件的模型,更多的模型还在持续构建过程中,其目的就是要让客户无需拿到实物即可完成验证工作。
我曾经注意到一款器件的静态电流数据,然后就关心该数据在RichtekDesignerTM中是如何表现的。探索的结果让我大吃一惊,它在仿真结果的不同阶段是完全不一样的,会根据工作状态的变化而变化。与相关的设计者和器件的设计者交流以后才知道,模型的设计过程是由很多工程人员的深度参与完成的,它必须尽可能真实地反映现实。我相信大多数工程师在选择DC/DC的时候不会太在意IC的电流消耗状况,但就是在这样的细节上,Richtek DesignerTM都在力求准确地反映它,所以我相信它的结果是值得信赖的。
Richtek DesignerTM还能提供电路效率的评估和详细的物料清单,这些数据与输入的条件、自动生成的电路和仿真结果一起会形成一个报告,这些报告是可以在线保存和随时下载的,你甚至可以使用该系统完成向朋友的分享、在线评估物料成本等操作。但是需要注意,要实现在线存储和分享等功能,你必须在每一次设计开始以前先开启一个项目,这样的结果才会被保存下来,否则,你的设计过程就是临时的,系统会支持你完成这一过程,但结果不会被保留。
作为工程师,仿真工具是帮助你完成设计的利器,你可以好好利用它寻找适合的器件,验证自己的想法,提前预防不必要的麻烦,但千万别把它当成了一种依赖,那样就是真正的懒人了。最近我在一个微信群里见到有人发了这样一幅图:
图中给出的条件是二极管D1和D2的相同的,导通电压都是0.7V,问的问题是哪个二极管会导通,据说这是某单位的招聘考题。很遗憾的是我没有看到任何一个朋友说出哪个二极管会导通,有人给出的说法是仿真一下就知道了,也确实是有人根据仿真给出了某些节点的电压(在得到节点电压以前,需要在图中加入地的位置)。但是,对于电子工程师来说,这是一个令人遗憾的状况。如果我们只能根据仿真才能知道哪个二极管会导通,我们是有必要重新补补课了。
有时候,外来的工具或帮助可以加速我们的工作过程,减轻我们的工作量,但对个人的成长却是一剂毒药,长期单纯的对外依赖完全可以废掉我们的武功,使我们在竞争激烈的市场上慢慢失掉自己的竞争力,让我们淹没在茫茫人海中,犹如泥牛入海,再无消息。对此,我们需要在利用工具时有一种深深的觉察,知道自己在做什么,不要忘了自己的独立思考,不要忘了学习成长,不要辜负了自己的本心。
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