選擇合適的電源器件,設計合適的電源電路,了解電源電路工作過程中的波形,看到面對瞬變負載時電源電路的響應過程并評估其表現能否滿足最終應用的需要,評估電源電路的效率表現,列出完整的物料清單并對成本進行預估,這每一件事情都要一步步的做一遍其實是要花費很多時間的,還需要很多外部條件的支持,器件、板子、設備、場地和供應信息,少了哪一個都不行。所以,作為一個電源工程師,其實是很辛苦的,工作中所花費的成本也很高。
電源管理器件廠商為了降低用戶使用器件的難度,便有了FAE這樣一個職業。FAE利用自己的知識和技能幫助客戶做選擇、定方案、解決使用中的問題,有的時候甚至還要幫助客戶完成所有的設計過程。但有的朋友在進行研發工作的時候,卻從未遇見過所謂的FAE,甚至連廠家的人都沒有見過,但照樣完成了設計,照樣出了產品。由此可見,一個工程師在選擇產品的時候,FAE的支持并不是必不可少的。
我上大學的時候所學習的專業是電子對抗。要做對抗,沒有攻防的雙方就對抗不起來,所以,對抗所涉及的一定是個大系統。如何在具體的設計工作開始以前就對未來的系統會如何表現有一個清楚的了解是非常重要的,總不能等到建設工作已經完成了再進行測試吧?如果不行怎么辦?時間已經浪費了,金錢也花了不少,重來一遍也沒有把握,那可如何是好?仿真——這是我學到的面對這種問題時的最重要的方法。
把現實中的事物模型化,通過數學運算模擬出實際系統的運作過程,將結果以數據的形式形象化地表現出來,這就是仿真。仿真這方法堪稱懶人的杰作,它可以把大量的具體工作無形化、虛擬化,大大提高了人類科技進步的速度,避免了很多不必要的開銷。在沒有計算機幫助我仿真的日子里,我的辦法是采用頭腦里的仿真來完成對現實的過程模擬,等到需要動手實驗的時候,要做的工作已經完全是對頭腦仿真結果的驗證了。這種頭腦仿真的結果可以帶來一種能力,使你既能進行系統的架構,又能進行逆向的反推,對提升自己的能力是非常有幫助的。
在我上學的時代,計算機的計算能力還很弱,今天的手機的計算能力已經遠超那個時代的大型計算機的計算能力,所以,今天的仿真與那個時代相比,成本已經很低了,甚至低到已經可以提供免費的仿真服務了。
點擊“登錄”或“開始你的設計”的按鈕,系統就會引導你輸入自己的用戶名和密碼,然后就可以開始使用了。如果你是第一次使用,你就需要多一個步驟,先把自己的賬戶建立起來,然后才可以繼續使用。
Richtek DesignerTM 的真實作用是根據需要完成一個設計,仿真只是它所利用的工具而已。所以,使用Richtek DesignerTM 的第一步是要告訴它你要完成什么,它需要你給出至少三個條件:你的應用的Vin、Vout和Iout。有了這些條件,它就可以篩選出可供你使用的器件來,你從中選中自己中意的以后,完整的電路就可以自動生成了。如果你已經有了心儀的型號,你可以直接在搜索框中鍵入自己的型號即可。對于已經生成的電路,你可以任意修改每一個外圍元件的參數,以使整個電路達成自己想要的效果,這對有特別需求的用戶是非常重要的。
由于在相同Vin、Vout和Iout的條件下可供選擇的器件通常是很多的,你還可以對自己的愿望進行更進一步的描述以縮小可供選擇的器件清單,提高你的滿意度。系統提供了很多不同的性能選項,如不同的控制架構、工作模式、保護方法等等,還可選擇自己喜歡的封裝形式,將自己不喜歡的排除在外,這些都是采用勾選的方式進行的,因而使用起來非常簡單。為了支持你做選擇,系統還在線提供了規格書的鏈接,你可以在選擇以前閱讀它們。
有了電路,仿真就可以進行了。Richtek DesignerTM提供了穩態仿真、瞬態仿真、啟動過程仿真和交流仿真功能,仿真結果全部以圖形的方式表達,你可以對所有的圖形進行放大、縮小、抽離等操作,可以利用光標選擇自己感興趣的點和區間進行詳細的測量、計算,所有結果都是自動呈現的,可讓你全面了解電路在各種情況下的表現,做到心中有數、有圖、有真相。
關于真相,這對仿真系統來說是非常重要的。仿真的基礎是模型,只有清楚地了解每一款器件的功用、特性,真實的模型才能建立起來。為客戶提供的仿真服務是免費的,但建立模型卻是花費巨大的工作,其工作量是驚人的。目前,立锜已經為一百多款器件建立了模型,其中包括了ACOTTM和電流模式Buck器件的模型,更多的模型還在持續構建過程中,其目的就是要讓客戶無需拿到實物即可完成驗證工作。
我曾經注意到一款器件的靜態電流數據,然后就關心該數據在RichtekDesignerTM中是如何表現的。探索的結果讓我大吃一驚,它在仿真結果的不同階段是完全不一樣的,會根據工作狀態的變化而變化。與相關的設計者和器件的設計者交流以后才知道,模型的設計過程是由很多工程人員的深度參與完成的,它必須盡可能真實地反映現實。我相信大多數工程師在選擇DC/DC的時候不會太在意IC的電流消耗狀況,但就是在這樣的細節上,Richtek DesignerTM都在力求準確地反映它,所以我相信它的結果是值得信賴的。
Richtek DesignerTM還能提供電路效率的評估和詳細的物料清單,這些數據與輸入的條件、自動生成的電路和仿真結果一起會形成一個報告,這些報告是可以在線保存和隨時下載的,你甚至可以使用該系統完成向朋友的分享、在線評估物料成本等操作。但是需要注意,要實現在線存儲和分享等功能,你必須在每一次設計開始以前先開啟一個項目,這樣的結果才會被保存下來,否則,你的設計過程就是臨時的,系統會支持你完成這一過程,但結果不會被保留。
作為工程師,仿真工具是幫助你完成設計的利器,你可以好好利用它尋找適合的器件,驗證自己的想法,提前預防不必要的麻煩,但千萬別把它當成了一種依賴,那樣就是真正的懶人了。最近我在一個微信群里見到有人發了這樣一幅圖:
圖中給出的條件是二極管D1和D2的相同的,導通電壓都是0.7V,問的問題是哪個二極管會導通,據說這是某單位的招聘考題。很遺憾的是我沒有看到任何一個朋友說出哪個二極管會導通,有人給出的說法是仿真一下就知道了,也確實是有人根據仿真給出了某些節點的電壓(在得到節點電壓以前,需要在圖中加入地的位置)。但是,對于電子工程師來說,這是一個令人遺憾的狀況。如果我們只能根據仿真才能知道哪個二極管會導通,我們是有必要重新補補課了。
有時候,外來的工具或幫助可以加速我們的工作過程,減輕我們的工作量,但對個人的成長卻是一劑毒藥,長期單純的對外依賴完全可以廢掉我們的武功,使我們在競爭激烈的市場上慢慢失掉自己的競爭力,讓我們淹沒在茫茫人海中,猶如泥牛入海,再無消息。對此,我們需要在利用工具時有一種深深的覺察,知道自己在做什么,不要忘了自己的獨立思考,不要忘了學習成長,不要辜負了自己的本心。
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