电源工程师需要掌握广泛的知识和技能，以下是一些主要的方面：
一、知识要求
电路理论知识
要深入理解基尔霍夫定律（包括电流定律 KCL 和电压定律 KVL），这是分析电源电路中电流和电压关系的基础。例如，在复杂的开关电源电路中，通过 KCL 可以计算出各个支路的电流分配情况。
熟悉戴维南定理和诺顿定理，这些定理有助于简化复杂的电源电路网络，方便计算电源的等效电路参数，对于电源的负载匹配等方面有重要意义。
掌握电路的暂态和稳态分析方法。在电源启动、关机以及受到干扰等情况下，电路会处于暂态过程，工程师需要能够分析电容、电感等元件在暂态过程中的电压和电流变化，以确保电源的稳定性。例如，在设计线性稳压电源时，需要考虑滤波电容在电源上电瞬间的充电过程对输出电压的影响。
电子元器件知识
对半导体器件有深入了解，如二极管、三极管、场效应管（MOSFET）等。例如，二极管的单向导电性在整流电路中起到关键作用，而 MOSFET 的高开关速度和低导通电阻使其广泛应用于开关电源的功率变换电路中。工程师需要掌握它们的工作原理、特性曲线（如二极管的伏安特性曲线、MOSFET 的转移特性曲线等）以及选型原则。
熟悉各种电容、电感等无源元件。电容在电源电路中用于滤波、耦合、储能等多种功能。不同类型的电容（如电解电容、陶瓷电容等）有不同的特性，比如电解电容容量大但高频特性差，陶瓷电容高频特性好但容量相对较小。电感则主要用于储能和滤波，在开关电源的电感电流连续模式（CCM）和电感电流断续模式（DCM）下，电感的特性会对电源性能产生不同的影响。
了解变压器的原理和设计。变压器是交流 – 交流、交流 – 直流等多种电源转换电路中的关键元件，用于实现电压变换、电气隔离等功能。工程师需要掌握变压器的匝数比与电压比的关系、磁芯材料的特性（如铁氧体、硅钢片等磁芯材料的磁导率、损耗等）以及绕组设计等知识。
电力电子技术知识
掌握各种电力电子变换器的拓扑结构，如 AC – DC 变换器（整流器）中的单相桥式整流、三相桥式整流，以及 DC – DC 变换器中的 Buck（降压）、Boost（升压）、Buck – Boost、Flyback（反激）、Forward（正激）等电路结构。例如，在设计一个用于笔记本电脑的电源适配器时，可能会采用 Flyback 变换器来实现隔离和降压功能。
理解电力电子器件的驱动技术，不同的电力电子器件（如 IGBT、MOSFET）需要合适的驱动电路来保证其正常工作。驱动信号的幅值、上升沿和下降沿时间等参数会影响器件的开关速度和损耗。例如，对于高频开关的 MOSFET，需要快速上升沿和下降沿的驱动信号以降低开关损耗。
熟悉电力电子变换器的控制策略，包括电压型控制、电流型控制、脉冲宽度调制（PWM）等。PWM 控制技术通过改变开关器件的导通时间和关断时间的比例来调节输出电压或电流，在开关电源中应用广泛。工程师需要掌握 PWM 控制器的工作原理、调节特性以及如何设计合适的反馈环路来实现稳定的输出。
电磁兼容（EMC）知识
了解电磁干扰（EMI）的产生机制，电源电路中的开关动作、高频信号等都可能产生电磁干扰。例如，开关电源中的开关管在高速开关过程中会产生高频的电压和电流变化，这些变化会通过电路的寄生参数（如寄生电容、寄生电感）向外辐射电磁能量，干扰周围的电子设备。
掌握电磁兼容的标准和规范，如国际电工委员会（IEC）、中国国家标准（GB）等相关标准。这些标准规定了电子产品在电磁兼容性方面的限值和测试方法。电源工程师需要确保所设计的电源设备符合相关的EMC标准，以避免在市场上出现电磁兼容性问题。
知道如何采取有效的 EMC 措施，包括合理的电路布局（如将功率电路和控制电路分开布局，减少电磁耦合）、使用 EMC 滤波器（用于抑制传导干扰）、屏蔽技术（如对变压器等产生强磁场的元件进行屏蔽，减少辐射干扰）等。
安全规范知识
熟悉各种安全标准，如 UL（美国保险商实验室）标准、CE（欧洲合格评定）标准等。这些标准涵盖了电源设备的电气安全、机械安全等多个方面。例如，UL60950 标准规定了信息技术设备（包括电源）的安全要求，包括绝缘电阻、耐压测试等安全指标。
掌握电气安全知识，如接地保护的原理和设计。良好的接地系统可以在电源设备出现故障（如漏电）时，将电流引入大地，保护用户的人身安全。工程师需要设计合理的接地电路，确保接地的可靠性。
了解机械安全方面的知识，如电源设备外壳的防护等级（IP 等级）设计。IP 等级规定了设备外壳对固体异物和水的防护能力，对于可能在恶劣环境下使用的电源设备，需要选择合适的 IP 等级来保证设备的正常运行和安全性。
二、技能要求
电路设计技能
能够使用电路设计软件（如 Altium Designer、Cadence等）进行原理图设计和 PCB（印刷电路板）布局。在原理图设计阶段，工程师要准确地连接各个元器件，设置合适的参数，并进行电路功能的初步验证。在 PCB 布局阶段，需要考虑布线规则（如信号完整性、电磁兼容性等），合理放置元器件，例如将发热量大的功率元件（如功率电阻、功率 MOSFET）放在通风良好的位置，以利于散热。
具备模拟电路和数字电路设计能力。在电源设计中，模拟电路部分用于电压和电流的检测、信号放大等功能，数字电路部分可能用于控制逻辑（如电源的开关机控制、故障保护逻辑等）。例如，设计一个带有过压、过流保护功能的电源，需要通过模拟电路来检测电压和电流信号，并将其转换为数字信号，然后通过数字电路实现保护逻辑。
掌握电源电路的优化设计方法，包括提高电源效率、减小体积、降低成本等。例如，通过选择合适的开关频率和功率器件，可以提高开关电源的效率；采用集成度高的电源管理芯片可以减小电源的体积；在满足性能要求的前提下，选用性价比高的元器件可以降低成本。
测试技能
熟练使用各种电子测试仪器，如示波器、万用表、功率分析仪等。示波器可以用来观察电源电路中的电压和电流波形，分析波形的频率、幅值、上升沿和下降沿时间等参数。万用表用于测量电阻、电压、电流等基本电学量。功率分析仪则可以精确测量电源的输入功率、输出功率、功率因数等参数。
能够进行电源性能测试，包括输出电压精度测试、负载调整率测试、纹波测试等。输出电压精度测试是检查电源输出电压是否在规定的误差范围内；负载调整率测试可以评估电源在不同负载条件下保持输出电压稳定的能力；纹波测试则是检测电源输出电压中的交流成分（纹波），纹波过大可能会影响电源的性能和稳定性。
掌握电源的可靠性测试方法，如高温老化测试、温度循环测试等。高温老化测试是将电源设备放置在高温环境中运行一段时间，观察其性能变化，以筛选出早期失效的产品。温度循环测试是模拟电源在不同温度环境下的工作情况，检验其在温度变化过程中的可靠性，这种测试对于在户外等环境多变的场合使用的电源设备尤为重要。
故障分析与排除技能
当电源出现故障时，能够通过观察故障现象（如无输出、输出电压异常、有异常响声等），运用电路理论和相关知识，初步判断故障的可能范围。例如，如果电源无输出，可能是输入电路故障（如保险丝熔断）、功率变换电路故障（如开关管损坏）或者输出电路故障（如输出滤波电容短路）等原因造成的。
熟练使用测试仪器对故障电路进行检测，如通过示波器测量关键节点的电压和电流波形，查找波形异常的位置，从而确定故障元件。如果发现开关电源的开关管的驱动波形异常，可能是驱动电路中的元件损坏或者控制器出现问题。
能够对故障原因进行总结和记录，以便在后续的设计和生产过程中避免类似故障的发生。同时，对于一些常见的故障模式，还可以制定相应的维修策略和应急措施，提高电源设备的可维护性和可用性。