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PWM DC-DC电源设计 版权信息
- ISBN：9787030736314
- 条形码：9787030736314 ; 978-7-03-073631-4
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
PWM DC-DC电源设计 本书特色
也许你只是偶然翻开了本书，并没有设计电源的念头，但我相信这本书会对你的设计产生积极的影响。如果你仍计划使用市面上的电源组件，请你读过本书再做决定。相信它会对你选购和使用成品电源有所帮助。
PWM DC-DC电源设计 内容简介
本书列举大量设计实例详细介绍电源设计的技巧，内容包括PWmDC-DC变换器、整流电路、二极管电路、变压器、负载、开关电路、PWMIC、辅助电源、电压检测、EMI滤波器、尖峰信号对策、共模噪声对策、电磁干扰对策等。
PWM DC-DC电源设计 目录
目录
第1章 PWM DC-DC变换器 1
1.1 DC-AC-DC变换器 3
1.2 方波的使用和PWM 3
1.3 PWM DC-DC变换器的结构 5
第2章 整流 7
2.1 平均化 9
2.2 平均化的条件 9
2.3 满足平均化条件的整流电路 14
2.3.1 电容器输入电路 14
2.3.2 扼流圈输入电路 16
2.3.3 扼流圈输入电路的问题 17
2.4 整流电路的时间常数和开关周期 18
2.5 增加电容器 28
2.6 浪涌的吸收 34
2.7 整流电路的设计 35
2.8 复习 39
第3章 二次侧 41
3.1 整流电路 43
3.1.1 电感器 43
3.1.2 电容器 46
3.1.3 泄放电阻 51
3.2 二极管电路 52
3.2.1 二极管电路 52
3.2.2 二极管 53
3.3 负载调整率 57
3.4 变压器 58
3.4.1 匝数比的设定 58
3.4.2 多输出 60
3.4.3 直流叠加 60
3.4.4 发 热 61
3.5 负 载 62
第4章 一次侧 63
4.1 开关电路 65
4.1.1 开关频率 65
4.1.2 死区时间 67
4.1.3 二次侧的二极管 68
4.1.4 占空比 69
4.1.5 电压、电流、功率 70
4.1.6 配线的电感 74
4.1.7 电容器组 76
4.1.8 驱动电路 77
4.2 PWM IC 87
4.2.1 设定开关频率和死区时间 88
4.2.2 检测电压误差并放大误差 91
4.2.3 误差检测用基准电源 93
4.2.4 产生开关信号 95
4.2.5 开关器件驱动 95
4.2.6 设定软启动 99
4.2.7 检测和关断过电流 100
4.2.8 电源电压 102
4.2.9 实 例 102
4.3 辅助电源 103
4.3.1 辅助电源电路 103
4.3.2 栅极充电的应对措施 106
4.4 电压检测 107
4.4.1 CR 平均值电路 107
4.4.2 调整电路 116
4.4.3 电压检测的品质 117
4.4.4 电压检测位置 119
4.5 EMI 滤波器 122
4.5.1 结 构 122
4.5.2 差模滤波器 123
4.5.3 衰减要求 123
4.5.4 衰减量和截止频率的设定 125
4.5.5 EMI 滤波器的仿真 127
4.5.6 仿真范例 132
4.5.7 滤波器结构 137
第5章 三次侧 139
5.1 尖峰信号对策 141
5.1.1 尖峰信号引发的问题 142
5.1.2 尖峰信号的产生 144
5.1.3 尖峰信号对策 145
5.1.4 尖峰信号的测量 155
5.2 共模噪声对策 155
5.2.1 共模噪声的产生 156
5.2.2 共模噪声的传播 160
5.2.3 共模噪声对策 162
5.2.4 共模噪声源 164
5.3 电磁干扰对策 164
5.3.1 CE 165
5.3.2 RE 166
5.3.3 CS 167
5.3.4 RS 168
5.4 实装 169
5.4.1 开关电路 169
5.4.2 开关器件驱动 171
5.4.3 整流电路 171
5.4.4 EMI 滤波器 171
5.4.5 共模噪声对策 174
5.4.6 印制电路板实装 176
附录 铺铜研究 181
A.1 铺铜 183
A.2 杂散电容导致的耦合 184
A.2.1 杂散电容 184
A.2.2 信号和地的耦合 186
A.2.3 信号和电源的耦合 187
A.2.4 铺铜的作用 188
A.2.5 信号和其他电源的耦合 188
A.2.6 分离各个电源系统 189
A.2.7 浮动情况下 189
A.3 电流路径 192
A.3.1 电流路径的干扰 193
A.3.2 电流的干扰 195
A.3.3 避免电流干扰 196
第1章 PWM DC-DC变换器 1
1.1 DC-AC-DC变换器 3
1.2 方波的使用和PWM 3
1.3 PWM DC-DC变换器的结构 5
第2章 整流 7
2.1 平均化 9
2.2 平均化的条件 9
2.3 满足平均化条件的整流电路 14
2.3.1 电容器输入电路 14
2.3.2 扼流圈输入电路 16
2.3.3 扼流圈输入电路的问题 17
2.4 整流电路的时间常数和开关周期 18
2.5 增加电容器 28
2.6 浪涌的吸收 34
2.7 整流电路的设计 35
2.8 复习 39
第3章 二次侧 41
3.1 整流电路 43
3.1.1 电感器 43
3.1.2 电容器 46
3.1.3 泄放电阻 51
3.2 二极管电路 52
3.2.1 二极管电路 52
3.2.2 二极管 53
3.3 负载调整率 57
3.4 变压器 58
3.4.1 匝数比的设定 58
3.4.2 多输出 60
3.4.3 直流叠加 60
3.4.4 发 热 61
3.5 负 载 62
第4章 一次侧 63
4.1 开关电路 65
4.1.1 开关频率 65
4.1.2 死区时间 67
4.1.3 二次侧的二极管 68
4.1.4 占空比 69
4.1.5 电压、电流、功率 70
4.1.6 配线的电感 74
4.1.7 电容器组 76
4.1.8 驱动电路 77
4.2 PWM IC 87
4.2.1 设定开关频率和死区时间 88
4.2.2 检测电压误差并放大误差 91
4.2.3 误差检测用基准电源 93
4.2.4 产生开关信号 95
4.2.5 开关器件驱动 95
4.2.6 设定软启动 99
4.2.7 检测和关断过电流 100
4.2.8 电源电压 102
4.2.9 实 例 102
4.3 辅助电源 103
4.3.1 辅助电源电路 103
4.3.2 栅极充电的应对措施 106
4.4 电压检测 107
4.4.1 CR 平均值电路 107
4.4.2 调整电路 116
4.4.3 电压检测的品质 117
4.4.4 电压检测位置 119
4.5 EMI 滤波器 122
4.5.1 结 构 122
4.5.2 差模滤波器 123
4.5.3 衰减要求 123
4.5.4 衰减量和截止频率的设定 125
4.5.5 EMI 滤波器的仿真 127
4.5.6 仿真范例 132
4.5.7 滤波器结构 137
第5章 三次侧 139
5.1 尖峰信号对策 141
5.1.1 尖峰信号引发的问题 142
5.1.2 尖峰信号的产生 144
5.1.3 尖峰信号对策 145
5.1.4 尖峰信号的测量 155
5.2 共模噪声对策 155
5.2.1 共模噪声的产生 156
5.2.2 共模噪声的传播 160
5.2.3 共模噪声对策 162
5.2.4 共模噪声源 164
5.3 电磁干扰对策 164
5.3.1 CE 165
5.3.2 RE 166
5.3.3 CS 167
5.3.4 RS 168
5.4 实装 169
5.4.1 开关电路 169
5.4.2 开关器件驱动 171
5.4.3 整流电路 171
5.4.4 EMI 滤波器 171
5.4.5 共模噪声对策 174
5.4.6 印制电路板实装 176
附录 铺铜研究 181
A.1 铺铜 183
A.2 杂散电容导致的耦合 184
A.2.1 杂散电容 184
A.2.2 信号和地的耦合 186
A.2.3 信号和电源的耦合 187
A.2.4 铺铜的作用 188
A.2.5 信号和其他电源的耦合 188
A.2.6 分离各个电源系统 189
A.2.7 浮动情况下 189
A.3 电流路径 192
A.3.1 电流路径的干扰 193
A.3.2 电流的干扰 195
A.3.3 避免电流干扰 196
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PWM DC-DC电源设计 节选
第1章PWM DC-DC变换器 1.1 DC-AC-DC变换器PWM DC-DC变换器是pulse width modulation DC-DC converter的缩写，可直译为脉宽调制直流-直流变换器，是将直流作为一次输入和二次输出的电源。电阻分压电路、串联调整器和直流输入的运算放大器虽然也能把直流转换为直流，但不能称之为直流-直流变换器。为了从直流中得到直流，一次电源的直流必须一度逆变为交流，再通过整流将交流转换为直流。严格地说并不是DC-DC变换器，而是DC-AC-DC变换器，如图1.1所示。 图1.1 DC-AC-DC变换器 逆变为交流是为了控制直流功率只提供二次侧所需的能量。还有一个好处是可以使用变压器。使用变压器可以通过设定匝数比来获得理想的二次电压，还可以使一次电源和二次电源直流绝缘。 1.2 方波的使用和PWM 将一次电源的直流逆变为交流时可以采用任意波形，而*常用的是方波。用开关控制一次电源的直流关断/导通，形成方波。这是因为开关器件的损耗较小，关断状态下器件中没有电流，损耗为零；导通状态下电流*大，但是器件上的电压为零，所以损耗为零，因此器件的损耗始终是零。 图1.2 开关器件的功耗 实际上无论是导通时还是关断时都有部分电压或电流残留，它们与电流或电压的积就是损耗。但这些电压和电流的积远远小于线性工作区。如果采用正弦波，开关器件需要在线性工作区内使用，这样势必导致损耗增加。 用方波振荡器驱动开关器件，对通过变压器得到的方波进行整流，就可以得到二次输出的直流，但同时需要考虑怎样吸收一次电源电压的变化。 假设二次侧的负载不变，即消耗电流I不变。在时间T内施加电源V，其间功率P为 P=V I T 电源电压变为2倍时，功率也变为2倍，即 P=2V I T 这时将开关导通的时间减半，其间的平均功率为 P=2V I T/2=V I T 与电源电压为V时相同。也就是说，根据一次电源电压改变脉冲宽度能够保持二次输出不变，这就是脉冲宽度调制——PWM的原理。需要注意的是，两个公式的结果是电压V和电流I的积，即功率始终保持不变，因此有助于提高效率。 PWM DC-DC变换器能够在上述将直流逆变为方波交流的功能基础上，增加调整器功能，即不受一次电源电压影响，保持二次输出电压不变。 DC-DC变换器曾使用过被称为royer型的自激变换器，它利用铁芯的饱和特性引发自激振荡，电路结构简单，但变压器的设计较难，而且很难用一次电源电压改变开关特性，想要在较大的一次电源电压范围内稳定使用必然需要花费一番工夫，而且电路本身没有调整功能。 PWM型不像royer型那样难于设计变压器，也无需为大范围一次电源电压下的稳定工作大费周折，但是使用分立器件组装的控制电路体积较大，很难进行实用化。由于芯片技术的发展，市面上已经出现了装载这种复杂的控制电路的轻巧套装，任何人都可以轻松地制造出PWM DC-DC变换器，并且一提到DC-DC变换器，人们都会想到PWM型。 1.3 PWM DC-DC变换器的结构 PWM DC-DC变换器的结构概念图如图1.3所示。 图1.3 PWM DC-DC变换器结构 制造方波，将一次电源的直流逆变为交流。 图中的A：锯齿波发生电路。 图中的B：比较锯齿波电压和稳定电压的电路。如果锯齿波电压高于比较电压，则产生导通信号，形成方波。 图中的C：用比较电路得到的方波驱动开关电路。 图中的D：用整流电路对变压器输出的方波进行整流，得到直流。在此基础上增加调整功能。 图中的E：检测输出电压的电压检测电路。 图中的F：比较基准的电压源，使输出电压稳定不变。 图中的G：提取电压检测电路的输出和基准电压电路的输出的差，获得控制所需的放大度，这就是误差放大电路。 向比较电路输入误差放大电路的输出。 输出电压和基准电压的差使得锯齿波的电压发生变化，方波的振幅也相应变化。输出电压上升，则减小方波的振幅；输出电压下降，则增大方波的振幅，使输出电压保持稳定。 这里需要记住PWM DC-DC变换器有两个功能： （1）将直流逆变为交流的功能。 （2）不受一次电源电压的影响，保持二次输出的电压稳定的调整功能。
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