開關電源理論與設計實踐 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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梁適安 著

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• 開關電源
• 電源設計
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• SMPS
• 理論與實踐
• 電源技術
• 電子工程
• 高效率電源
• 變壓器

店鋪： 天啓發行圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121191930

商品編碼：29328690286

包裝：平裝

齣版時間：2013-01-01

基本信息

書名：開關電源理論與設計實踐

定價：45.00元

作者：梁適安

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2013-01-01

ISBN：9787121191930

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.481kg

編輯推薦

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內容提要

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　　本書是作者結閤多年實踐經驗，針對工程技術人員的需要而編寫的，詳細介紹瞭開關電源的基本理論、各種高頻直流電源轉換器電路、開關電源的小信號模式化分析、穩定性分析和反饋補償控製器設計、頻率響應測量技術、實際係統穩定性的測量與迴路補償網絡的設計等內容。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《開關電源理論與設計實踐》 內容梗概： 本書旨在為讀者提供一套全麵且深入的開關電源設計理論框架和實用技術指南。它涵蓋瞭從基礎概念到高級應用的廣泛主題，力求幫助讀者掌握開關電源的原理、核心拓撲結構、關鍵元器件選擇、電路分析與優化、以及實際設計與測試方法。全書結構清晰，邏輯嚴謹，理論講解與工程實踐緊密結閤，旨在培養讀者獨立解決開關電源設計中復雜問題的能力。 核心章節詳述： 第一部分：開關電源基礎理論 第一章：開關電源概述 1.1 傳統綫性電源的局限性： 詳細闡述瞭綫性電源在效率、體積、發熱等方麵的固有不足，引齣開關電源的必要性。 1.2 開關電源的工作原理： 深入剖析瞭開關管的周期性開關動作如何實現電壓的升降和能量的傳遞。講解脈衝寬度調製（PWM）、脈衝頻率調製（PFM）等基本控製方式，並對比其優缺點。 1.3 開關電源的優勢與劣勢： 全麵分析開關電源在效率、功率密度、寬輸入電壓範圍、隔離性等方麵的顯著優勢，同時也客觀指齣其在電磁乾擾（EMI）、瞬態響應、紋波抑製等方麵的挑戰。 1.4 開關電源的應用領域： 列舉並簡要介紹開關電源在計算機、通信設備、消費電子、工業控製、新能源等眾多領域的廣泛應用，彰顯其不可替代性。 第二章：基本開關電源拓撲結構 2.1 非隔離型拓撲： 2.1.1 降壓（Buck）變換器： 詳細介紹Buck變換器的基本工作原理，包括連續導通模式（CCM）和斷續導通模式（DCM）。推導關鍵參數（如占空比、輸齣電壓）與輸入電壓、電感、電容的關係。分析電感電流、輸齣電壓紋波的産生機製和計算方法。 2.1.2 升壓（Boost）變換器： 深入講解Boost變換器的原理，同樣區分CCM和DCM。分析其輸齣電壓的升壓機製，推導相關公式，並講解電感電流和輸齣電壓紋波的特性。 2.1.3 升降壓（Buck-Boost）變換器： 闡述Buck-Boost變換器同時實現升壓和降壓的功能，分析其工作狀態，並推導其輸齣電壓與輸入電壓的關係。 2.1.4 Cuk、SEPIC、Zeta變換器： 簡要介紹這幾種具有自身特點的非隔離型拓撲，分析其能量傳遞路徑和電壓轉換特性，以及在特定應用場景下的優勢。 2.2 隔離型拓撲： 2.2.1 反激（Flyback）變換器： 詳細解析Flyback變換器的工作原理，重點講解變壓器在能量存儲與傳遞中的作用。分析其單管工作模式，並講解輸入輸齣隔離的實現方式。 2.2.2 正激（Forward）變換器： 介紹Forward變換器的原理，分析其變壓器的工作方式，以及如何通過復位繞組解決磁通復位問題。 2.2.3 半橋（Half-Bridge）變換器： 講解半橋變換器的結構和工作過程，分析其功率開關器件的驅動和電壓應力。 2.2.4 全橋（Full-Bridge）變換器： 深入探討全橋變換器的原理，分析其四個功率開關器件的協同工作，以及在實現高功率輸齣方麵的優勢。 2.2.5 LLC諧振變換器： 介紹LLC諧振變換器的諧振特性，分析其軟開關（ZVS）的實現，以及在實現高效率和低EMI方麵的突齣錶現。 第二部分：關鍵元器件選型與分析 第三章：功率開關器件 3.1 MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）： 詳細介紹MOSFET的結構、工作原理，包括柵極驅動、導通壓降、開關損耗等關鍵參數。分析不同封裝形式（TO-220, TO-247, D2PAK等）的散熱性能。 3.2 IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）： 闡述IGBT的特性，對比其與MOSFET的優勢和劣勢，重點講解其在高電壓、大電流應用中的適用性。 3.3 功率二極管： 介紹整流二極管、肖特基二極管等在開關電源中的應用。分析其正嚮壓降、反嚮恢復時間等關鍵參數對效率和EMI的影響。 3.4 碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）器件： 重點介紹SiC和GaN等寬禁帶半導體材料的優勢，包括高耐壓、低導通電阻、高開關頻率等，以及其在下一代開關電源設計中的重要作用。 3.5 功率開關器件的驅動電路設計： 講解驅動電路的設計原則，包括驅動電壓、驅動電流、門極電容的匹配，以及如何實現快速、可靠的開關動作。 第四章：儲能與濾波元件 4.1 電感器的設計與選型： 詳細介紹電感器的結構（鐵芯、綫圈）、參數（電感量、飽和電流、直流電阻、自諧振頻率）及其對電路性能的影響。講解不同磁芯材料（鐵氧體、鐵矽鋁、非晶閤金等）的特性。 4.2 電容器的設計與選型： 分析電容器在開關電源中的作用（儲能、濾波、耦閤）。重點講解電解電容器、陶瓷電容器、薄膜電容器的特性，包括容量、等效串聯電阻（ESR）、等效串聯電感（ESL）、耐壓、溫度特性等。 4.3 變壓器的設計與選型（隔離型拓撲）： 深入解析變壓器的設計要點，包括匝數比、磁芯選型、綫材選擇、繞製工藝等。講解如何根據功率、電壓、隔離要求進行設計，以及渦流損耗、磁滯損耗等對效率的影響。 第三部分：控製理論與環路穩定性 第五章：開關電源的控製技術 5.1 電壓模式控製： 講解電壓模式控製的原理，分析其傳遞函數，以及在不同工作模式下的特性。 5.2 電流模式控製： 詳細介紹電流模式控製的優勢，包括內環電流環對占空比的快速響應、更好的瞬態性能、以及簡化環路補償等。區分峰值電流模式和平均電流模式。 5.3 滯環控製（Hysteretic Control）： 介紹滯環控製的原理，分析其快速響應和簡單的實現方式，同時也指齣其在輸齣紋波和EMI方麵的不足。 5.4 頻率調製控製（PFM）： 講解PFM控製的工作方式，以及其在低功耗應用中的優勢。 5.5 PWM控製器的選擇與應用： 介紹市麵上常見的PWM控製器芯片，分析其功能、參數和應用方法。 第六章：反饋環路設計與穩定性分析 6.1 反饋環路的基本組成： 講解誤差放大器、補償網絡、PWM調製器等組成的反饋迴路。 6.2 環路補償技術： 深入闡述Type II、Type III補償器的設計原理，如何通過調整補償元件參數來獲得閤適的增益裕度和相位裕度，保證係統的穩定性和動態響應。 6.3 伯德圖（Bode Plot）分析： 講解如何通過繪製伯德圖來分析係統的頻率響應，判斷係統的穩定性。 6.4 瞬態響應分析： 分析不同負載變化和輸入電壓變化下，開關電源的瞬態響應特性，以及如何通過環路補償進行優化。 第四部分：設計實踐與工程考量 第七章：電磁乾擾（EMI）與濾波設計 7.1 EMI的産生源： 分析開關電源中EMI的主要産生機製，包括傳導發射和輻射發射。 7.2 EMI的抑製方法： 講解在PCB布局、器件選型、屏蔽、濾波等方麵的EMI抑製策略。 7.3 EMI濾波器的設計： 詳細介紹EMI濾波器的分類（共模、差模）、設計原則和元件選擇。 7.4 傳導發射與輻射發射的測試與分析： 介紹EMI的測試方法和標準，以及如何根據測試結果進行電路優化。 第八章：PCB布局與布綫 8.1 PCB布局的基本原則： 強調功率迴路、控製迴路、信號迴路的閤理劃分，以及熱管理考慮。 8.2 關鍵布綫技術： 講解高頻信號布綫、電源綫和地綫的設計、接地策略等，以減少寄生參數和EMI。 8.3 信號完整性與電源完整性： 分析PCB布局對信號完整性和電源完整性的影響，以及如何避免信號反射和電源噪聲。 第九章：散熱設計與熱管理 9.1 散熱的基本原理： 講解熱傳導、熱對流、熱輻射等散熱方式。 9.2 功率器件的散熱設計： 分析功率器件的發熱量，講解散熱器（Heatsink）的選型和安裝，以及熱界麵材料（TIM）的應用。 9.3 PCB的散熱優化： 講解通過增加銅箔麵積、使用多層PCB、引入導熱過孔等方式優化PCB散熱。 9.4 整體熱管理方案： 介紹係統級熱管理，包括風扇、進齣風口設計等。 第十章：保護電路設計 10.1 過壓保護（OVP）： 介紹不同過壓保護的實現方式，如齊納二極管、TL431、專用OVP芯片等。 10.2 過流保護（OCP）： 講解過流檢測方法（如電流檢測電阻、電流互感器、檢測IC），以及不同OCP模式（打嗝模式、恒流模式）的應用。 10.3 過溫保護（OTP）： 介紹溫度檢測元件（如NTC熱敏電阻、溫度傳感器IC）及其在OTP中的應用。 10.4 短路保護： 分析短路保護的原理和實現電路。 10.5 欠壓鎖定（UVLO）： 講解UVLO在啓動和運行過程中的作用。 第十一章：實際設計案例分析 11.1 針對不同應用場景的設計示例： 例如，為消費電子産品設計的低成本、高效率電源；為通信設備設計的寬輸入範圍、高可靠性電源；為LED照明設計的高功率密度、低紋波電源。 11.2 設計流程與調試經驗： 結閤實際案例，詳細講解從需求分析、原理圖設計、PCB布局、物料采購、焊接、調試到最終測試的完整設計流程。分享實際設計中可能遇到的問題及解決方法。 附錄 常用元器件手冊查詢指南 開關電源設計常用公式匯總 相關標準與規範簡介 本書特色： 理論深度與實踐廣度並重： 既有紮實的理論基礎講解，又有豐富的工程實踐經驗分享，為讀者提供全方位的知識體係。 圖文並茂，易於理解： 大量采用電路圖、波形圖、PCB布局圖等，配閤清晰的文字描述，化繁為簡，提高學習效率。 聚焦核心問題： 針對開關電源設計中的難點和熱點問題，如EMI、穩定性、散熱等，提供深入的分析和解決方案。 麵嚮工程師的實用指南： 旨在為初學者和有經驗的工程師提供一套完整的參考框架和解決問題的思路，幫助他們快速掌握開關電源的設計精髓。 通過對本書的學習，讀者將能夠深入理解開關電源的工作原理，熟練掌握各種拓撲結構的應用，精準選擇關鍵元器件，有效地進行環路補償和穩定性分析，並能係統地解決EMI、散熱等工程設計問題，最終能夠獨立設計齣高性能、高可靠性的開關電源産品。

評分☆☆☆☆☆

作為一名熱愛DIY的電子愛好者，我一直對各種電子設備的工作原理感到好奇。開關電源作為許多電子設備的核心，一直是我想要深入瞭解的對象。這本書的語言風格非常友好，即使是對初學者來說，也不會感到晦澀難懂。我特彆喜歡書中關於如何進行仿真和驗證的部分，作者詳細介紹瞭使用SPICE等仿真軟件進行電路分析和優化的方法，並且給齣瞭具體的仿真模型和參數設置。這對於我這樣的DIY愛好者來說，是非常寶貴的實踐指導。通過仿真，我可以在不損壞實際元件的情況下，測試不同的設計方案，並不斷優化電路性能。此外，書中還提供瞭很多實際的測試方法和儀器使用技巧，讓我能夠更好地理解和掌握開關電源的實際調試過程。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡潔大氣，讓人一眼就能感受到其專業和嚴謹。我一直對電子技術有著濃厚的興趣，尤其是那些能夠將交流電轉換為直流電，並且效率極高的設備。開關電源無疑是其中最關鍵的一環，它廣泛應用於我們生活中的方方麵麵，從手機充電器到大型服務器，都離不開它的身影。我翻閱瞭幾章，對書中關於Buck、Boost、Buck-Boost等基本拓撲結構的講解印象深刻。作者深入淺齣地剖析瞭這些拓撲的工作原理，通過清晰的電路圖和數學推導，將原本復雜的概念變得易於理解。特彆是關於紋波抑製和瞬態響應的部分，作者給齣瞭非常實用的設計建議和分析方法。我還注意到書中提到瞭磁性元件的設計，這部分內容對我來說尤其重要，因為磁性元件的性能直接影響著開關電源的整體效率和穩定性。整體而言，這本書為我打下瞭堅實的理論基礎，讓我對開關電源有瞭更全麵、更深入的認識。

評分☆☆☆☆☆

剛拿到這本書，就被其厚實的體量和精美的排版所吸引。我是一名剛入職的工程師，在學校學習的理論知識與實際應用之間總感覺隔瞭一層紗。這本書的齣現，恰好填補瞭我的這一塊知識空白。我尤其喜歡其中關於元器件選型和布局的章節，這部分內容往往是決定一個開關電源能否成功流片和量産的關鍵。書中詳細講解瞭不同類型MOSFET、二極管、電容、電感等元器件的選型原則，並給齣瞭具體的計算公式和參考數據。更重要的是，作者結閤實際案例，闡述瞭PCB布局對EMI（電磁乾擾）、熱設計以及寄生參數的影響。這一點對我啓發很大，因為在實際工作中，常常會因為忽略瞭這些細節而導緻産品達不到設計指標。書中提供的各種實用技巧和經驗，如如何減小環路麵積、如何處理高頻噪聲等，都是寶貴的財富，能夠幫助我少走彎路，提高工作效率。

評分☆☆☆☆☆

我是一名有一定經驗的電子工程師，在工作中遇到過不少開關電源的設計難題。這次閱讀《開關電源理論與設計實踐》給我帶來瞭很多驚喜。書中關於高級拓撲結構，如SEPIC、Cuk以及四開關反激等，的講解讓我耳目一新。這些拓撲在某些特定應用場景下，能夠提供比基本拓撲更優越的性能，而我之前對這些結構瞭解不多。作者不僅給齣瞭這些拓撲的電路原理，還深入分析瞭它們的優缺點以及適用範圍，這對於我拓展設計思路非常有幫助。另外，書中關於多相並聯、LLC諧振變換器等內容，也讓我看到瞭開關電源在高性能、高效率領域的最新發展趨勢。這些前沿技術的介紹，讓我對未來的技術發展有瞭更清晰的認識，也為我指明瞭學習和研究的方嚮。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的感受是它的全麵性和實用性。它不僅僅局限於理論知識的堆砌，而是將理論與實踐緊密結閤。我注意到書中專門用瞭一個章節來討論可靠性設計和故障分析。這對於任何從事産品開發的人來說都是至關重要的。作者從元器件的可靠性、熱應力、電應力等多個方麵，詳細闡述瞭如何設計齣更加穩定可靠的開關電源。同時，書中還提供瞭多種常見的故障模式及其分析方法，以及相應的解決策略。這使得在實際産品開發過程中，一旦齣現問題，能夠快速定位原因並找到解決方案，大大縮短瞭故障排除的時間，也降低瞭研發成本。這本書就像一位經驗豐富的導師，為我提供瞭寶貴的實踐經驗和設計智慧。