电源是怎样炼成的(10)我是如何学习电源的?

百科   2024-09-13 20:59   浙江  

我刚进华为的时候,由于入职前主要是做模拟系统的,所以对开关电源不是很感兴趣,加上当时做的是AMD的系统,其处理器配套的多相Buck电路是个套片,推荐设计比较固化。更主要的原因是,我参与的时候,其他同事已经把原理图设计完成了,他的推动力也比较强,让电源部来保障了这个电路设计。

当时,我的华为推荐人还给我打电话,说“听说你进来干硬件了?在华为干硬件很简单的,PCB有专门的部门设计,电源由电源部设计,有什么问题直接电话FAE。”

我心想:糟了,那我不是学不到东西了?那我以后怎么跳槽?

但是正在我们硬件一直都没有投板的时候(因为我们做的是个不重要的项目,只是个用于华为公司跟Intel谈判的筹码),而另外一个团队做的Intel的项目已经投板了,并且电源比较大的问题——启动一瞬间就电源输出关断。然后一群人研究什么问题,电源部对接的人来调了几天没有进展,郁闷的消失了。

于是我们的项目经理让部门的各路高手大佬过来帮忙诊断,后来一位软硬兼通的大佬——长哥,发现投板的归档的PCB图纸跟他一直看的图纸不一致。

再检查投板的那版PCB设计,电源的GND被设计成一个环,在控制器IC下方走了一圈。。。

版主说:“投板前,电源部的憨憨过来说按照他说的改为走一个环形,走成一条细线,他说他保证没问题,于是我就按照他说的改了一版。所以投出去的PCB版本跟大家检视的版本不一致。”

于是,那个电源部的同事再也没走进过我们的实验室。

当时,我们那个部门天天强调“一板成功”,结果这个电源设计,如同一记闷棍打在我们主管的后脑勺。

这件事给我留下深刻的印象:

1、技术无边界,BIOS项目组的PM应该是软件工程师,在一群硬件工程师中间如入无人之境,不但解决原理性的问题,而且通过测试感知到实物与图纸不符。所以长哥这样的神人给我影响深刻,还有一次长哥给我解释LPC的总线接口的协议用FPGA怎么实现,我当时听他跟我说的这么清晰,问他是不是开发过,他说:没有,几种接口都是相通的,原理是一样的。

2、硬件问题很多是电源问题,这个电路板的原理图,我也反复看了很多遍,包括自己参与设计的AMD的板卡,里面大量的检视意见和后期调试工作,BUG都是电源的问题。

3、电源设计在复杂电路中占的比重很大,后来自己作为板主设计电路的时候,统计了一下电源在管脚数、占板面积、设计过程中的耗时,都是占非常大的比重,值得去好好学习。只有把电源吃透才可以做出最优的复杂电路系统。

4、对于硬件工程师来说,电源工程师、EMC工程师、Layout工程师都是你的辅助工具,不能完全依赖。他们只是工具熟练一点,他们没有通盘考虑的能力和意识,也没有对电路端到端负责的能力和意识。比如Layout工程师只是硬件工程师的一只手而已,硬件工程师要对每条线怎么走如数家珍,只是没去亲自拉线而已。即使是别人画图,熟悉程度也要达到如同自己画图一样。对于像华为这样的分工协作的公司,电源部一般都是做通用电源的,普适性比较强,这种电源设计出来往往是缺乏竞争力的。

特别是一些layout具有挑战性的电路板,一定是需要把电源模块“打碎”,按照自己的理解重新设计的。

当时有个项目搞了很久没有进展,我被临时抽调去“救火”,我去了之后发现由于硬件工程师不敢“打碎”电源模块,导致整个硬件设计没法达成产品要求的集成度。我做的事情就是重新考虑电源设计,优先部署CPU和N多的内存条,然后根据CPU的管脚分布,在空闲处部署相应的电源设计。在保障供电最优的情况下(处理器主电源的峰值电流110A),多相电路设计优化散热。完全抛弃电源部的PoL模块和电源模块化设计CBB。在极小的空间完成设计。

5、另外就是在总结会上,我的导师老陈也是我们的PM总结说:开关电源是非常有意思的一个技术,钻研之后,大家可以对电源很有兴趣。

我当时对这句话是无感的,但是这句话我是记住了。我是觉得他不会平白无故说这么一句话。我在想:一个固定的电压,这个事情到底有趣在哪里?这句话当时在我心里埋下了一颗电源的种子。

于是在我们自己开始一个完整的设计的时候,我给自己定了一个成长目标:“把电源学通透”。

我的学习方法就是:

第一、不懂就问,不要怕别人嘲笑。

当时我做的项目选了大量的英特矽尔的电源芯片,那个支持我们的FAE叫舒为亮,他当时应该也刚开始支持华为。我觉得他支持态度最好,我有什么问题都问他,他也都非常耐心的解答。

后来我们已经回到杭州了,他还是支持我们,我把我设计过程中想到的问题都会问他。我同时感悟到一个道理:真正懂电源的人是电源芯片厂家的人。要多问FAE,多问AE问题。所以我们的新书写电源的时候,我们邀请了杰华特的谢建宇、圣邦微的罗雨桑、微芯的郜俊参与写作,并请了长工微的冯博做指导。

我有时明明知道问题问去会被人屌,但是还是硬着头皮问一下;因为你不问,不确认,这个疑团会耽误你继续理解后续的内容。

等我这个电路板完成设计之后,正好舒工到杭州出差,他跟我主管说:“晓明一开始问我的问题,我都想笑,一些常识立马就可以回答;后来,他问的问题我可能要查一下资料才能答复;现在问的问题,有些已经很有深度了。”

这段经历还是刺激我的这种学习方法——不懂就是不懂,你自己不要做判断:觉得这个是应该懂的,我问出去会不会被嘲笑。

你问多了就发现:不懂很正常,你问出去的问题很可能对方也不懂。

只有勇敢发问,你才能一直进步。

第二、多读书

有的人学习喜欢看视频,有的人学习喜欢上网查资料,有的人喜欢看书。

如果完全读书也看不懂的内容,我会看看视频,或者一些操作性的学习比如EDA具体操作,我觉得视频相对可以有效一点。

如果你一旦入门,看书、查资料肯定是更高效的学习方式。电子书适合顺序阅读,利于随身携带,利于查找;纸质书适合翻阅,跳着看、有目的地看、回头看。所以,有的书,我会既买纸质书,也买电子书。

我记得易中天说过一种读书的方法,就是只看自己看得懂的书。我觉得这种读书方法非常适合学习技术。

当时我还有个便利的点,就是我买书可以不限制买,可以报销。因为当时参与预言项目,买书随便报销。养成了我买书的好习惯,就是“全买”。

比如当时我在研究所的时候做光纤传感器项目,我去书店买书,是找到所有跟光纤、激光、光学相关的书,都买;后来学习FPGA也是,书店有FPGA字母的书,我都买来看看。买来之后,看到感兴趣章节就看,看到项目相关的内容就翻阅翻阅;看到看不懂的内容,就把书丢一边,换一本书继续看。

当时在华为买书已经没有人给我报销了,但是我已经养成了这个好习惯,更重要的是,我是这种读书方法的受益者。

当时对我影响最大是一本《精通开关电源设计》

我喜欢这本书的原因有:

第一是因为讲解了很多工程问题;

第二是他按照信息流的过程去解释整个电源环路;

但是比较遗憾的这本书还有些问题没有解决:

第一、是里面有些思维方式还是跟硬件工程师不是很贴切,硬件工程师关注的更多的是我们怎么用芯片,例如输出电容怎么选型,用多大的容值等等。

第二是毕竟是个翻译的书籍,有些用词跟工程师日常用词不是很贴切。

第三因为时间比较久远了,新技术涉及的比较少。

第四就是所有电源的情况,把大量的篇幅说AC/DC,对DC/DC的讲解不够深入。

第三、费曼学习法

当时,在我们部门非常提倡“白板讲解”,特别提倡用白板做技术分享。当时好朋友立钢指导我,你不要老觉得自己技术很牛,你还要看看部门吹什么风,看看领导关注什么。你看现在领导关注白板讲解,你就加大讲解的力度,不要搞得很叛逆。

于是,我把开发过程中的电源设计中理解消化的技术点拿出来按照一个个小专题做白板讲解。一天只讲一个点,十来分钟,比如如何降低MOSFET功耗,输出电感如何选型,多相控制器为什么可以承载更大的电流。

有时由于项目比较忙,准备也没那么充分,但是每天分享不放松。讲得不好,就相同主题,第二天再讲一次,第二天没讲好,过几天学习到新的体会了,就再讲一次。那时候部门里面的老伙计都是UT、MOTO跳槽过来的高手,对技术细节分享也非常感兴趣。我带动的部门里面学习热情高涨,大家分享得热火朝天。

当时真正体会到,只有讲清楚了,才是真正的理解深刻了。

第四、滴水穿石,整理成体系

当我持续分享了1个月,好像知识体系已经很完备了。

我把白板讲解的内容,整理成一份PPT,直接发到内网上,最让我兴奋的是看到长哥给我留言,说在公司很久没看到这么细致认真体系化的技术分享PPT了。有了大佬的鼓励,我又花时间打磨了一下,跟部门里面另外一位钻研电源的老魏(他有更多的实战解决问题的经验),一起分享了一个培训,在部门里面也是很受欢迎。

当时给那个PPT起了一个名字:《电源是怎样炼成的.PPT》,当时在公司内部也是广为流传。

这也是我新书《电源是怎样炼成》的书名的由来。


在创业之后,开始做物联网,接触低功耗电源设计;后来做无人机、机器人,涉及电池的一些设计;我们硬十的另外两位小伙伴华睿和付世勇是PoE的标准参与制订者。

最重要是,我后来体会到老陈跟我说的,电源很有意思

所以,我觉得我写了这本书,这本书我觉得更适合作为《精通开关电源设计》的“前传”,把一些难于理解的概念先掰碎了,便于“消化”。

关于电源的事情,一本书肯定写不完,我慢慢会补充一些文章

电源是怎样炼成的(1)干净的电源也会脏

电源是怎样炼成的(2)能不能把开关电源滤“干净”,像线性电源一样

电源是怎样炼成的(3)为什么需要隔离DC/DC?

电源是怎样炼成的(4)开关电源的输出电容的容值不能太小,也不能太大!

电源是怎样炼成的(5)电源设计的意识流

电源是怎样炼成的(6)理清“功率流”和“信息流”

电源是怎样炼成的(7)开关频率不能太低也不能太高

电源是怎样炼成的(8)DC/DC电源PCB设计中,一定要把这个点设计好

电源是怎样炼成的(9)找到干扰源,分清干扰类型,解决干扰问题了

感兴趣的朋友可以扫码看一看!

硬十
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