开关电源磁性元件理论及设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周洁敏，赵修科，陶思钰 著

图书标签:

• 开关电源
• 磁性元件
• 理论
• 设计
• 电力电子
• 电磁兼容
• SMPS
• 磁路设计
• 变压器
• 电感器

出版社： 北京航空航天大学出版社

ISBN：9787512413146

版次：1

商品编码：11396013

包装：平装

开本：16开

出版时间：2014-01-01

用纸：胶版纸

页数：444

字数：613000

正文语种：中文

编辑推荐

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　　突破难点，深入浅出磁性元件知识，深度透析 工程技术原理
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　　《开关电源磁性元件理论及设计》系统介绍磁的基本理论知识，磁性材料的种类、特点及其选择方法和在开关电源中的应用与设计等。内容包括磁的基本理论与磁元件、磁性材料的基本参数及磁特性测量、开关电源中常用的磁性材料、线圈、磁芯的工作状态、高频变压器设汁的基本问题、电感设计、特殊磁元件设计、平面磁元件、磁集成技术和磁性元件的温升、绝缘及电气特性测试。在《开关电源磁性元件理论及设计》的最后还附有磁元件没计数据，以方便读者学习使用。
　　《开关电源磁性元件理论及设计》可供从事开关电源研发设计人员，以及从事电气工程自动化的设备制造与维修的工程技术人员和工程管理人员阅读和参考。

内容简介

　　《开关电源磁性元件理论及设计》系统介绍磁的基本理论知识，磁性材料的种类、特点及其选择方法和在开关电源中的应用与设计等。内容包括磁的基本理论与磁元件、磁性材料的基本参数及磁特性测量、开关电源中常用的磁性材料、线圈、磁芯的工作状态、高频变压器设计的基本问题、电感设计、特殊磁元件设计、平面磁元件、磁集成技术和磁性元件的温升、绝缘及电气特性测试。在《开关电源磁性元件理论及设计》的最后还附有磁元件设计数据，以方便读者学习使用。
　　《开关电源磁性元件理论及设计》可供从事开关电源研发设计人员，以及从事电气工程自动化的设备制造与维修的工程技术人员和工程管理人员阅读和参考。

作者简介

　　周洁敏，教授，电源网专家，南京航空航天大学民航学院。1965年8月出生；1982年考入南京航空学院航空电气工程专业：1986年、1989年毕业于该专业的本科和硕士研究生：1989年3月，分配到机电部南京第十四研究所机载部电源室工作，先后任电源室专业组长和副主任；1995年5月调入南京航空航天大学民航学院工作，曾任民航电子电气工程系主任。2004年晋升为教授。

内页插图

目录

第1章 磁的基础理论与磁元件
1.1 磁场的发现和产生
1.2 磁的单位和电磁基本定律
1.2.1 磁感应强度
1.2.2 磁通
1.2.3 磁导率和磁场强度
1.2.4 安培环路定律
1.2.5 电磁感应定律
1.2.6 电磁能量关系
1.3 电路中的磁性元件
1.3.1 自感
1.3.2 互感
1.3.3 变压器
1.4 磁元件的磁路分析
1.4.1 磁路的欧姆定律
1.4.2 带有气隙的串联磁路分析
1.4.3 并联磁路分析
1.4.4 变压器的等效磁路模型
1.5 典型磁元件的磁势分析
1.5.1 环形磁芯的漏磁分析
1.5.2 E形磁芯磁场和等效磁路
本章小结

第2章 磁性材料的基本参数及磁特性测量
2.1 磁性材料的基本特性
2.2 磁性材料的基本参数
2.2.1 与磁化特性曲线相关的参数
2.2.2 磁导率
2.2.3 与磁芯损耗相关的参数
2.2.4 居里温度和磁导率的比温度系数
2.2.5 磁导率的时间减落因数
2.2.6 功率损耗密度
2.3 磁芯损耗
2.3.1 磁化能量和磁滞损耗
2.3.2 涡流损耗
2.3.3 剩余损耗
2.3.4 磁芯损耗的计算
2.3.5 利用磁性材料性能图表进行损耗计算
2.4 磁化曲线的测量和显示
2.4.1 测试原理和电路
2.4.2 测量误差分析
2.4.3 磁化曲线的显示
2.5 动态磁化
2.5.1 动态磁化过程
2.5.2 高频下的磁化曲线
本章小结

第3章 开关电源中常用的磁性材料
3.1软磁材料的重要指标
3.2 软磁铁氧体材料
3.2.1 铁氧体的组成和基本特性
3.2.2 铁氧体应用参数
3.3 合金磁材料
3.3.1 概述
3.3.2 硅钢片
3.3.3 坡莫合金磁性材料
3.3.4 非晶合金和微晶合金
3.4 金属磁粉芯磁性材料
3.4.1 概述
3.4.2 磁粉芯类别
3.4.3 使用无机物粘结剂金属粉芯材料
本章小结

第4章 线圈
4.1 集肤效应
4.1.1 高频电流引起的集肤效应
4.1.2 集肤效应的定量分析
4.1.3 交直流电阻比与线径和频率的关系
4.1.4 矩形波电流产生的集肤效应
……
第5章 磁芯的工作状态
第6章 高频变压器设计的基本问题
第7章 电感设计
第8章 特殊磁元件设计
第9章 平面磁元件
第10章 磁集成技术
第11章 温升、绝缘及电气特性测试

前言/序言

《电力电子变换技术：原理、设计与应用》 内容简介 本书深入探讨了电力电子变换器的核心理论、关键设计方法及其在各领域的广泛应用。本书旨在为读者提供一个全面而深入的电力电子变换技术学习框架，从基础概念到高级应用，涵盖了当今电力电子领域最重要的发展方向和技术挑战。 第一部分：电力电子变换器基础理论 本部分将从最基本的概念入手，为读者构建坚实的理论基础。 开关模式电源的基本原理： 介绍DC-DC变换器（如升压、降压、升降压变换器）和DC-AC变换器（如逆变器）的基本拓扑结构和工作模式。详细阐述开关器件（如MOSFET、IGBT、SiC器件）的开关特性、损耗机理以及驱动电路的设计要点。重点分析PWM（脉冲宽度调制）技术的原理、不同调制策略（如自然采样、空间矢量脉宽调制）及其在控制中的作用。 电磁兼容性（EMC）基础： 探讨开关模式电源在工作过程中产生的电磁干扰（EMI）的来源、传播途径和影响。介绍EMI的抑制技术，包括滤波设计、屏蔽、接地以及PCB布局优化等。阐述EMC标准及测试方法，帮助读者设计符合法规要求的产品。 热管理与可靠性： 分析电力电子器件的功耗和散热问题，介绍各种散热技术，如自然对流、强制风冷、水冷以及热管等。讨论元器件的可靠性评估方法，如失效率、MTBF（平均无故障时间）等，以及如何通过设计和元器件选型来提高系统的可靠性。 第二部分：关键设计方法与技术 本部分将聚焦于电力电子变换器设计的核心环节，提供实用的设计方法和技术指导。 DC-DC变换器设计： 降压（Buck）变换器： 详细分析理想Buck变换器的工作原理、输出电压纹波、效率分析。介绍实际Buck变换器中存在的损耗（导通损耗、开关损耗、电感损耗、电容损耗），并给出降低损耗的设计方法。讨论不同控制模式（如电压模式、电流模式）的优缺点及其应用。 升压（Boost）变换器： 深入剖析Boost变换器的工作原理，分析其输出电压与占空比的关系，以及负载变化对输出电压的影响。探讨Boost变换器在 CCM（连续导通模式）和 DCM（非连续导通模式）下的设计考量。 升降压（Buck-Boost）变换器： 分析Buck-Boost变换器的反激式工作原理，阐述其输出电压与输入电压的极性关系。讨论其在各种应用场景下的设计挑战。 其他DC-DC拓扑： 介绍Cuk、SEPIC、Zeta、Flyback、Forward、Push-Pull、Half-Bridge、Full-Bridge等变换器的基本原理、特点及适用范围。重点分析隔离式DC-DC变换器的设计，包括变压器设计（匝数比、漏感、分布电容）、光耦隔离和隔离驱动的设计。 DC-AC变换器（逆变器）设计： 单相逆变器： 分析单相H桥逆变器的工作原理，探讨SPWM（正弦脉宽调制）和SVM（空间矢量脉宽调制）在单相逆变器中的应用。讨论输出滤波器的设计，以降低输出电压谐波。 三相逆变器： 深入讲解三相逆变器的拓扑结构，重点分析三相SPWM和三相SVM技术。详细阐述三相逆变器在驱动三相电机时的控制策略，如f-v控制、f-p控制、磁链控制等。 多电平逆变器： 介绍NPC（中点箝位）、Flying Capacitor、Cascaded H-Bridge等多种多电平逆变器拓扑，分析其工作原理、优缺点及在提高输出电压质量、降低开关损耗方面的优势。 开关器件选型与驱动： 详细讲解MOSFET、IGBT、SiC MOSFET、GaN HEMT等功率器件的选型原则，包括耐压、电流、导通电阻、开关速度、热阻等关键参数。深入研究功率器件的驱动电路设计，包括高低侧驱动、隔离驱动、死区时间控制等，确保器件安全可靠工作。 控制系统设计： 模拟控制： 介绍基于运放的电压模式和电流模式控制器的设计，包括补偿网络的设计以保证系统稳定性和动态响应。 数字控制： 重点讲解基于微控制器（MCU）或DSP的数字控制算法，包括PID控制、前馈控制、模型预测控制（MPC）等。阐述数字控制的优势，如灵活性、易于实现复杂控制策略、集成度高等。 第三部分：电力电子变换器的应用 本部分将展示电力电子变换器在各个领域的实际应用，帮助读者理解理论知识的价值和工程实现。 新能源发电系统： 太阳能光伏发电： 介绍光伏并网逆变器和离网逆变器的设计要点，包括MPPT（最大功率点跟踪）技术、电网同步控制、功率质量控制等。 风力发电： 讨论风力发电机变流器的设计，包括直驱式和齿轮箱式风力发电机的变流器拓扑及控制策略。 储能系统： 介绍电池储能系统的充放电管理、电网接入控制以及与其他新能源发电系统的集成。 电动汽车（EV）与混合动力汽车（HEV）： 车载充电机（OBC）： 分析单相和三相OBC的设计，包括功率因数校正（PFC）技术、高频隔离技术、以及与电网的交互。 DC-DC变换器： 介绍车内低压供电（如12V）和高压动力电池系统之间的DC-DC变换器设计。 牵引逆变器： 探讨用于驱动电机的高功率密度牵引逆变器的设计，包括散热、EMC和控制策略。 工业应用： 电机驱动： 详细介绍交流和直流电机驱动器的设计，包括调速、转矩控制、以及伺服驱动器的设计。 感应加热： 探讨高频感应加热电源的设计，包括LC谐振电路、高频开关管驱动和输出功率控制。 UPS（不间断电源）： 分析在线式、后备式和在线互动式UPS的拓扑结构和工作原理，以及其在提供稳定供电方面的作用。 消费电子与通信电源： 开关电源适配器： 介绍用于笔记本电脑、手机等设备的AC-DC适配器的设计，重点关注小型化、高效率和低EMI。 服务器电源： 讨论高功率密度、高效率的服务器电源设计，以及其在数据中心应用中的重要性。 LED驱动： 分析恒流LED驱动器的设计，包括线性驱动和开关驱动，以及其在照明和显示领域的应用。 第四部分：前沿技术与发展趋势 本部分将展望电力电子变换技术的未来发展方向，为读者提供前瞻性的视野。 宽禁带半导体器件（WBG）应用： 深入分析SiC和GaN器件在提升效率、减小体积、提高工作温度等方面的优势，以及其在下一代电力电子设备中的应用前景。 数字化与智能化： 探讨数字化控制、人工智能（AI）在电力电子系统中的应用，如自适应控制、故障诊断、预测性维护等。 新型拓扑结构： 介绍谐振变换器、软开关技术、多端口变换器、以及面向特定应用的创新拓扑。 集成化与模块化： 讨论电力电子模块（PEM）的设计与应用，以及面向集成化和智能化的系统级设计方法。 本书通过理论与实践相结合的方式，力求帮助读者深入理解电力电子变换器的奥秘，掌握设计与应用的关键技术，并对未来的发展趋势有清晰的认识。无论是希望打下坚实理论基础的学生，还是寻求提升工程实践能力的工程师，本书都将是不可或缺的宝贵资源。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚刚接触开关电源设计的初学者，面对海量的技术资料，常常感到无从下手。幸运的是，我发现了这本《开关电源磁性元件理论及设计》。这本书用一种非常友好的方式，为我搭建了一个坚实的理论基础。它从最基础的磁学概念讲起，逐步深入到各种磁性元件的设计细节，每一步都讲解得非常清晰易懂。我特别欣赏它在理论阐述过程中，穿插了大量的工程实践经验和设计技巧。例如，在讲到变压器漏感时，它不仅解释了漏感产生的原因，还提供了多种降低漏感的实用方法，并详细说明了这些方法的优缺点。这对于我这样缺乏实际经验的新手来说，简直是雪中送炭。这本书就像一位经验丰富的老前辈，将他几十年的经验凝练成文字，毫无保留地传授给我。读完这本书，我感觉自己不再是那个在迷雾中摸索的菜鸟，而是能够自信地拿起工具，开始我的设计之旅了。它培养了我解决问题的能力，教会我如何分析问题，如何找到最优的解决方案，这种学习体验是无比宝贵的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容实在太丰富了，从最基本的磁路分析到复杂的EMI抑制技术，几乎涵盖了开关电源磁性元件设计的所有重要方面。我尤其赞赏它对不同开关电源拓扑（如Buck、Boost、Flyback、Forward等）下磁性元件设计的详细对比分析。通过比较不同拓扑对磁性元件的特殊要求，我能更深刻地理解不同拓扑的优劣势，以及如何根据应用场景选择最合适的拓扑结构，并在此基础上设计出高效稳定的磁性元件。书中关于磁性元件的可靠性设计和热设计的内容也给我留下了深刻的印象。它详细讲解了如何根据功率损耗和环境温度来选择合适的磁芯材料和绕组工艺，以确保磁性元件在长期工作下依然能够稳定可靠。此外，它还提供了一些非常实用的设计工具和计算表格，大大提高了我的设计效率。这本书不仅仅是一本理论书籍，更是一本实用的设计手册，我经常翻阅它来解决实际设计中遇到的各种问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是打开了我对开关电源世界的新认知！我一直对开关电源内部的磁性元件感到好奇，但市面上很多资料要么过于理论化，要么过于碎片化，很难形成系统性的认识。这本书的出现，就像一位经验丰富的导师，循循善诱地引导我一步步深入。它不仅仅是罗列公式和定理，更重要的是，它通过大量的实例分析和图示，将抽象的概念具象化，让我能够直观地理解电感、变压器等磁性元件在不同拓扑结构下的工作原理和关键参数。我尤其喜欢它对磁芯材料选择、损耗计算以及饱和特性的深入剖析，这对于实际设计中避免各种“坑”至关重要。读这本书的过程，就像在拆解一个复杂的机器，每一页都让我对这个机器的运作方式有了更深的洞察。它让我不再畏惧那些复杂的电磁场方程，而是能够用一种更实用的视角去审视和解决设计难题。对于任何想要在开关电源领域有所建树的工程师来说，这本书绝对是不可或缺的工具书。它教会我的不仅仅是“怎么做”，更是“为什么这样做”，这种根本性的理解，远比死记硬背公式要宝贵得多。

评分☆☆☆☆☆

这本书在处理磁性元件的瞬态响应和动态性能方面，提供了非常深入的见解。它不仅讲解了电感和变压器在不同工作模式下的动态行为，还探讨了如何通过调整磁性元件的设计来改善开关电源的瞬态响应速度和稳定性。我特别关注了书中关于磁性元件在负载变化和输入电压波动下的行为分析，这对于设计对瞬态响应要求较高的电源系统至关重要。此外，书中对如何设计具有特定电感值、饱和电流和寄生参数的磁性元件，也提供了非常详细的步骤和指导。它能够帮助设计师根据具体的应用需求，精准地设计出满足要求的磁性元件，而不是仅仅依赖于现成的元器件。这本书的价值在于它提供了一个完整的框架，从理论到实践，从宏观到微观，全方位地指导读者进行开关电源磁性元件的设计，是一本不可多得的经典之作。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受就是它解决了许多我长期以来在开关电源设计中遇到的“疑难杂症”。特别是关于磁性元件的噪声抑制和效率优化部分，给了我极大的启发。书中关于如何通过优化磁芯形状、绕组结构和EMI滤波器设计来降低高频噪声的讲解，非常系统且具有操作性。我尝试将其中的一些技巧应用到我最近的一个项目中，效果显著，成功地将产品的EMI指标降低了一个档次。此外，关于如何在高效率和低成本之间找到最佳平衡点的讨论，也让我受益匪浅。它详细分析了不同材料和工艺对效率和成本的影响，并给出了如何在满足性能要求的前提下，选择最具成本效益的解决方案的指导。这本书的作者显然是经验非常丰富的设计师，他将自己多年的实践经验和对理论的深刻理解完美地结合在一起，为读者提供了宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

绝对是好书！值得一读！书中的内容，原理都讲的非常透彻！不要以为自己是开关电源高手，能设计，能正常工作，就对此书一屑不顾，建议好好读，这样才能精确的回答出实际运用中出现的各种问题。

评分☆☆☆☆☆

内容不错，但是装订质量很一般

评分☆☆☆☆☆

质量还可以，送货速度比较快，内容要看了才知道

评分☆☆☆☆☆

书中有不少漏印页，换货重新发了一本

评分☆☆☆☆☆

非常不错，非常不错非常不错，非常不错

评分☆☆☆☆☆

都是经典的教材，好好补补。

评分☆☆☆☆☆

给部门买的专业书籍，很实用～

评分☆☆☆☆☆

磁场介绍比较全面，对具体设计有指导意义，值得推荐。

评分☆☆☆☆☆

非常有用，电源电路中基于磁路法设计磁元件比基于场路耦合的有限元法要快很多、省事很多