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开关电源技术与设计 版权信息
- ISBN：9787560666907
- 条形码：9787560666907 ; 978-7-5606-6690-7
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
开关电源技术与设计 本书特色
书第三版在尊重并吸收**、二版读者意见和建议的基础上，依据开关电源技术的进步与未来发展趋势，在保留第二版架构、风格的前提下，对原书进行了全面、系统的修改，具体包括： (1) 全面优化、精简了第二版的内容。 (2) 按系统性原则，全面调整、充实了第二版的内容。 (3) 系统地纠正了**、二版中不当或存在争议的提法，尽可能地统一和规范了各章中含义相同或相近参数的符号。 (4) 根据前两版读者的建议，增加了部分公式的推导过程以及同一参数不同设计习惯的计算公式。 (5) 采纳了部分读者建议，尽量保留了元件参数的习惯符号。
开关电源技术与设计 内容简介
本书为第三版，依据开关电源技术新发展，对第二版内容做了较大幅度的修订。 本书以开关电源常见拓扑结构关键元件设计为主线，面向初学者，以高等学校电类相关专业学生、工程技术人员作为主要的服务对象。全书共14章，本着“注重基础、说透原理、面向设计”的原则安排全书内容，从实用角度出发，力争用通俗易懂的语言，由浅入深，系统、详细地介绍DC-DC、反激、正激、APFC(包含单级与交错式)、APFC反激、推挽、硬开关桥式(包括半桥与全桥)、软开关桥式(包括LLC及交错式LLC、LCC、全桥移相式)等常用拓扑的工作原理和设计思路以及元件参数计算过程。 本书可以作为高等学校相关专业“开关电源技术”课程的教材或参考书，也可以作为相关专业的工程技术人员的参考资料。
开关电源技术与设计 目录
第1章 基本DC-DC变换器 1
1.1 Buck变换器 1
1.1.1 工作原理 3
1.1.2 占空比D与输出电压UO的调制方式 4
1.1.3 开关管、续流二极管及电感的电流 5
1.1.4 输入电压UIN变化对电感峰值电流的影响 7
1.1.5 *小电感量 9
1.1.6 负载变化对电感电流的影响 9
1.2 Boost变换器 10
1.2.1 工作原理 10
1.2.2 占空比D 11
1.2.3 电感、开关管及续流二极管的电流 11
1.2.4 输入电压UIN变化对电感峰值电流的影响 13
1.2.5 负载变化对电感电流的影响 14
1.3 Buck-Boost变换器 14
1.3.1 工作原理 15
1.3.2 CCM模式下电压与电流的关系 15
1.3.3 DCM模式下电压与电流的关系 18
1.4 三种基本DC-DC变换器的特性比较 20
1.5 DC-DC变换器的电流纹波比γ的选择 21
1.6 输出滤波电容的选择 21
1.6.1 输出滤波电容因ESR电阻引起的输出电压波动 22
1.6.2 一个开关周期内对输出电容C充放电引起的输出电压波动 23
习题 26
第2章 DC-DC变换器储能电感设计
27
2.1 磁性元件设计过程涉及的电磁学知识 27
2.2 电感存储能量与电感磁芯体积之间的关系 28
2.3 储能电感AP法公式的推导 29
2.4 磁芯气隙的设置 30
2.4.1 在闭合磁路中开气隙的必要性 30
2.4.2 气隙位置 30
2.4.3 无气隙磁芯的相对磁导率与电感系数 31
2.4.4 带气隙磁芯的有效磁导率 32
2.5 DC-DC变换器储能电感磁芯体积的选择依据 33
2.5.1 Buck-Boost变换器储能电感与反激变换器储能变压器磁芯体积的估算 33
2.5.2 Buck变换器电感磁芯体积的估算 35
2.5.3 Boost变换器电感磁芯体积的估算 36
2.6 绕线匝数及线径的规划 36
2.6.1 *小匝数N 36
2.6.2 趋肤效应与线径d 37
2.6.3 估算绕线窗口的利用率 38
2.7 磁芯气隙长度的计算 39
2.7.1 气隙截面积Aδ的计算 39
2.7.2 带气隙磁芯的电感量L与气隙长度δ的计算 39
2.7.3 气隙长度δ的计算步骤 40
2.8 磁芯的选择 41
2.8.1 理想磁性材料的主要性能指标 42
2.8.2 常用铁氧体磁芯材料 42
2.8.3 常用磁粉芯材料 44
2.8.4 磁芯形态的选择 45
2.8.5 磁芯参数 46
2.9 电感线圈的绕制 49
2.10 输出电压的选择 50
2.11 Buck变换器设计举例 50
2.11.1 用铁氧体磁芯作为电感磁芯的设计过程 51
2.11.2 用磁粉芯作为电感磁芯的设计过程 54
习题 56
第3章 其他形式DC-DC变换器 57
3.1 Cuk变换器 57
3.1.1 工作原理 57
3.1.2 耦合电容电压、输出电压及占空比 59
3.1.3 导通及截止期间两电感电压的关系 60
3.1.4 导通及截止期间两电感电流的关系 61
3.1.5 设计步骤 61
3.2 SEPIC变换器 64
3.2.1 工作原理 64
3.2.2 占空比D与输出电压UO 66
3.2.3 导通及截止期间两电感电压的关系 66
3.2.4 导通及截止期间两电感电流的关系 66
3.2.5 设计步骤 67
3.3 Zeta变换器 69
3.4 输入与输出不共地的Buck变换器 70
3.5 驱动方便的Buck-Boost变换器 72
习题 73
第4章 反激变换器 74
4.1 工作原理 74
4.1.1 简化电路及波形 75
4.1.2 等效电路 76
4.1.3 占空比D及输出电压UO 78
4.2 漏感能量吸收回路 79
4.2.1 RCD钳位电路的工作原理 79
4.2.2 RCD吸收回路损耗与参数计算 81
4.2.3 RCD参数计算过程及实例 84
4.2.4 RCD吸收电路的局限性 86
4.2.5 减小漏感能量吸收回路损耗的方法 87
4.3 反激变换器的设计要领 87
4.3.1 反射电压UOR、钳位电压UClamp与*大占空比Dmax的关系 87
4.3.2 磁芯几何参数的选择策略 90
4.3.3 反激变换器各绕组顺序的规划 90
4.3.4 屏蔽绕组的设置与连接 95
4.3.5 骨架引脚的分配规则 96
4.3.6 变压器或电感的绕线工艺图 96
4.4 CCM模式下反激变换器的设计过程 98
4.4.1 储能变压器及开关管等关键元件的参数计算 98
4.4.2 具有多个次级绕组与负载电流变化范围较大的反激变换器的参数计算 104
4.5 常见的次级输出电路 105
4.5.1 恒压输出电路 105
4.5.2 恒流输出电路 108
4.6 双管反激变换器 111
4.6.1 工作原理 112
4.6.2 优缺点及使用条件 113
4.6.3 设计过程 114
4.7 DCM模式反激变换器 114
4.7.1 PWM调制DCM模式反激变换器的电流、电压关系 115
4.7.2 PWM调制DCM模式反激变换器的特征 117
4.8 准谐振反激变换器 118
4.8.1 工作原理 119
4.8.2 开关频率限制策略 121
4.8.3 关键参数的计算 123
4.9 原边反馈(PSR)反激变换器 126
4.9.1 输出电压检测及CV控制原理 126
4.9.2 输出电流检测及CC控制原理 127
4.9.3 PSR反激变换器的特征及其组合 128
4.10 反激变换器的调试 129
习题 130
第5章 输入通道 132
5.1 EMI干扰与输入电路形式 132
5.1.1 EMI的基本概念及产生原因 132
5.1.2 EMI信号的度量单位及限制 133
5.1.3 输入电路的形式 134
5.2 整流电路 135
5.3 工频滤波电路 136
5.3.1 工频滤波电容容量的经验值 137
5.3.2 市电不缺周期情况下的*小输入滤波电容 137
5.3.3 市电缺半个或一个市电周期后由*小输出电压决定的*小滤波电容 138
5.3.4 由纹波电流决定的*小滤波电容 140
5.4 输入过流过压保护电路 141
5.4.1 保险丝(管) 141
5.4.2 防雷元件 141
5.5 功率型NTC电阻 143
5.6 EMI滤波电路 145
5.6.1 安规电容的选择 146
5.6.2 EMI滤波电感的设计 148
习题 148
第6章 开关变换器控制芯片 149
6.1 电压型控制 149
6.2 电流型控制 151
6.2.1 峰值电流型控制 151
6.2.2 峰值电流型控制器次谐振现象与斜率补偿电路 152
6.2.3 平均电流型控制 154
6.2.4 电流滞环型控制 155
6.3 电流型PWM控制器典型芯片 155
6.3.1 启动电路 156
6.3.2 时钟电路 158
6.3.3 斜坡电流取样电阻RS的确定 160
6.3.4 典型应用电路 160
6.4 峰值电流型PWM控制芯片新技术 162
6.4.1 FAN6757芯片的内部框图 162
6.4.2 FAN6757芯片的主要特征 164
6.4.3 保护功能 169
习题 171
第7章 功率因数校正(PFC)电路 172
7.1 市电整流电容滤波电路的电流波形特征 172
7.2 非线性电路的功率因数PF及总谐波失真度THD 173
7.2.1 非线性电路的功率因数PF 173
7.2.2 非线性电路的总谐波失真度THD 174
7.2.3 低功率因数（PF）对电网的危害 174
7.2.4 电器/设备的谐波标准 175
7.3 AC-DC变换器功率因数校正(PFC)电路 176
7.3.1 无源功率因数校正电路 176
7.3.2 有源功率因数校正电路 178
7.4 单相Boost APFC变换器 179
7.4.1 DCM模式Boost APFC变换器 179
7.4.2 CCM模式Boost APFC变换器 180
7.5 BCM模式Boost APFC变换器 190
7.5.1 电感峰值电流iLPK(t)与驱动电源输入电流iIN(t) 191
7.5.2 *小开关频率fSWmin的推导 193
7.5.3 *小电感量的确定 194
7.5.4 开关管电流与开关管导通损耗的计算 195
7.5.5 利用“体积法”大致估算电感磁芯的尺寸 196
7.5.6 零电流检测辅助绕组匝数 196
7.5.7 续流二极管电流 196
7.5.8 由输出纹波电压决定的输出电容C的计算 198
7.5.9 基于BCM模式的Boost APFC设计实例 199
7.5.10 基于FAN7930B控制芯片的APFC电路 201
7.6 带PFC功能的单管反激变换器 207
7.6.1 电感峰值电流iLPK(t) 208
7.6.2 截止时间Toff与输入电流iIN(t) 209
7.6.3 初级绕组的峰值电流与*小电感量 212
7.6.4 初级绕组的电流有效值 213
7.6.5 次级回路电流 214
7.6.6 输出滤波电容C的选择与输出电压纹波 215
7.6.7 全电压输入PFC单管反激变换器设计实例 216
7.6.8 基于FAN7930B控制芯片的PFC单管反激变换器 220
7.6.9 PFC单管反激变换器的调试 223
7.7 单相大功率APFC电路 224
7.7.1 交错式APFC电路 225
7.7.2 无桥APFC电路 235
7.7.3 无桥交错式APFC电路 239
习题 241
第8章 正激变换器 242
8.1 正激变换器及其等效电路 242
8.2 正激变换器磁通复位方式概述 244
8.3 三绕组去磁正激变换器 245
8.3.1 三绕组去磁正激变换器的波形 246
8.3.2 *恶劣条件 247
8.3.3 *大占空比Dmax的限制 247
8.3.4 激磁电流回零时间Toff与次级回路Buck滤波电感磁复位时间Toff-s的关系 248
8.3.5 估算变压器的*大匝比n 249
8.3.6 变压器参数选择 249
8.3.7 设计实例 251
8.4 二极管去磁双管正激变换器 261
8.4.1 工作原理 261
8.4.2 优缺点及设计 262
8.4.3 驱动电路设计 263
8.5 RCD去磁正激变换器 265
8.5.1 激磁电流处于CCM模式 266
8.5.2 激磁电流处于DCM模式 267
习题 268
第9章 硬开关桥式及推挽变换器 269
9.1 半桥变换器 269
9.1.1 原理电路 270
9.1.2 初级侧实际电路 272
9.1.3 次级等效电路 274
9.1.4 半桥变换器磁芯的选择 276
9.1.5 隔直电容C3参数的计算 278
9.2 全桥变换器 279
9.2.1 原理电路 279
9.2.2 输入、输出电压关系 280
9.2.3 变压器参数计算 281
9.3 倍流整流电路 283
9.3.1 原理电路 284
9.3.2 输入与输出关系 286
9.3.3 滤波电感L1及L2的设计 287
9.3.4 同步倍流整流电路 288
9.4 推挽变换器 290
9.4.1 原理电路 290
9.4.2 工作原理 291
9.4.3 推挽变换器与桥式变换器比较 293
习题 293
第10章 软开关桥式变换器 295
10.1 软开关变换器概述 295
10.2 非对称半桥变换器 296
10.2.1 原理电路 296
10.2.2 工作原理 297
10.3 非对称半桥PWM反激变换器 301
10.3.1 原理电路 301
10.3.2 工作原理 301
10.4 具有ZVS开通特性的全桥变换器 303
10.4.1 原理电路 304
10.4.2 工作原理 305
10.4.3 稳压原理 310
10.4.4 固有缺陷 311
10.4.5 下管调制的全桥变换器 313
10.5 半桥LLC谐振变换器 313
10.5.1 原理电路 314
10.5.2 工作原理 316
10.5.3 等效电路 322
10.5.4 稳压原理 329
10.5.5 半桥LLC谐振变换器控制芯片 329
10.6 半桥LLC谐振变换器设计 330
10.6.1 工作区的选择依据 330
10.6.2 电感比mL的选择策略 333
10.6.3 品质因数Q的选择依据及确定方法 334
10.6.4 设计实例 337
10.6.5 磁性元件的制作 345
10.7 全桥LLC变换器与交错式LLC谐振变换器 346
10.7.1 全桥LLC谐振变换器 347
10.7.2 交错式LLC谐振变换器 347
10.8 桥式LCC谐振变换器 353
10.8.1 等效电路 354
10.8.2 工作区特征 357
10.8.3 工作原理 358
10.9 半桥LCC谐振变换器恒流输出模式的参数设计 362
习题 368
第11章 同步整流技术 370
11.1 同步整流原理 371
11.2 同步整流MOS管驱动方式 372
11.2.1 电压自驱动 374
11.2.2 电流自驱动 379
11.2.3 集成控制IC驱动 380
习题 382
第12章 环路稳定性设计 383
12.1 概述 383
12.1.1 二端口网络的传递函数 383
12.1.2 极点、零点的概念及性质 385
12.1.3 闭环控制及网络传递函数 387
12.2 开关电源闭环控制 387
12.2.1 闭环控制系统概述 387
12.2.2 理想环路的频率特性曲线 388
12.2.3 输出取样点的选择 389
12.3 反馈补偿网络的传递函数 390
12.3.1 Ⅰ型反馈补偿网络的传递函数 391
12.3.2 PI型反馈补偿网络的传递函数 392
12.3.3 Ⅱ型反馈补偿网络的传递函数 393
12.3.4 Ⅲ型反馈补偿网络的传递函数 394
12.3.5 基于跨导型运算放大器的反馈补偿网络的传递函数 395
12.4 加入光耦及TL431后补偿网络的传递函数 397
12.4.1 基于Ⅰ型的补偿网络 397
12.4.2 基于Ⅱ型的补偿网络 398
12.4.3 基于PI型补偿网络 400
12.5 常见变换器环路设计 402
12.5.1 CCM模式下反激变换器由控制到输出的传递函数 402
12.5.2 CCM模式下反激变换器反馈补偿网络设计 403
12.5.3 BCM及DCM模式下反激变换器由控制到输出的传递函数 405
12.5.4 正激变换器环路设计 408
12.5.5 BCM模式APFC变换器环路设计 408
12.5.6 反馈补偿网络元件参数的快速估算 409
习题 411
第13章 开关电源PCB设计 412
13.1 与PCB设计相关的安规知识 412
13.1.1 电器产品防电击设计的分类 412
13.1.2 电源产品执行的安规标准 413
13.1.3 绝缘等级与安全间距 413
13.2 PCB设计规则 415
13.2.1 PCB板工艺规划 419
13.2.2 AC输入滤波电路的布局布线原则 422
13.2.3 关键回路与节点走线 423
13.2.4 并联滤波电容的连线方式 427
13.2.5 地线处理 428
13.3 PCB散热设计 430
习题 431
第14章 开关电源重要元器件及材料简介 432
14.1 功率二极管 432
14.1.1 功率二极管的主要参数 432
14.1.2 整流二极管的开关特性及损耗 433
14.1.3 常见整流二极管的特性 434
14.2 功率MOS管 435
14.2.1 功率MOS管的主要参数 437
14.2.2 功率MOS管的开关特性及损耗 438
14.2.3 功率MOS管的常见驱动电路 441
14.3 常用电容 443
14.3.1 电解电容 443
14.3.2 瓷片电容 447
14.3.3 有机薄膜电容 448
14.4 漆包线参数 449
习题 453
参考文献 454
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