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丁志强 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030374707

商品编码：29330233431

包装：平装

出版时间：2013-07-01

基本信息

书名：电源电路设计技巧

定价：58.00元

作者：丁志强

出版社：科学出版社

出版日期：2013-07-01

ISBN：9787030374707

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《电源电路设计技巧》从实际应用出发，在介绍电源电路工作原理的同时，重点讲解电源电路的设计方法和技巧。《电源电路设计技巧》涉及目前广泛使用的稳定电源电路，对电源电路进行实际的设计、制作，并对设计值和实验结果进行比较，以验证设计的正确性。
《电源电路设计技巧》可作为从事模拟技术开发及电路设计的技术人员的参考书，也可供工科院校相关专业师生参考阅读。

目录

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章 电源电路设计概要
1.1 电源电路正常运行才能实现其功能
1.2 制作输出稳定电压的电源电路
1.3 使用直流的两种电源电路
1.4 设计实用电源系统须知
1.5 进行电源电路设计时有必要考虑负载的性质
1.6 直流稳定电源的发展趋势
1.7 何谓理想的电源电路
1.8 电源电路的重要特性——效率
1.9 直流稳定电源设计的步是方式的选择
第2章 并联调节器
2.1 控制器件与负载并联接入的并联调节器
2.2 并联调节器IC的使用方法
2.3 齐纳二极管与并联调节器IC的特性
第3章 三端调节器
3.1 串联调节器简介
3.2 典型的三端调节器
3.3 使用三端调节器IC时的注意事项
附录 三端调节器的散热设计
第4章 LDO调节器
4.1 输入输出的电压差小,LDO调节器也能运行
4.2 串联调节器IC的使用方法
附录 输出晶体管的接地形式
第5章 线性调节器稳定运行
5.1 调节器产生振荡的机理
5.2 调节器IC的振荡原因
5.3 使调节器IC产生振荡的实验
附录 波德图的画法
第6章 开关调节器的基础
6.1 开关方式的特征
6.2 基本结构与运行
6.3 损耗的原因与对策
6.4 开关调节器的种类
6.5 制作简单的开关调节器
第7章 降压型变换器的基本电路
7.1 降压型变换器的电路
7.2 降压型变换器的设计步骤
7.3 试制降压型变换器
7.4 尝试让降压型变换器运行
7.5 降压型变换器实用化的条件
第8章 开关电源的电路形式
8.1 拓扑变换
8.2 电源电路的拓扑变换
8.3 各种电路的电压转换比
8.4 各种电路的特征
第9章 降压型变换器的实用电路
9.1 实用电源电路的功能
9.2 制作实用的降压型变换器
9.3 基于功率MOSFET的实用降压型变换器
9.4 目前采用的开关器件均是功率MOSFET
9.5 目前常用的降压型变换器IC的例子
0章 升压型变换器的实用设计
10.1 升压型变换器的设计方法
10.2 试制升压型变换器
10.3 升压型变换器的改良
1章 升降压型变换器
11.1 升降压型变换器的设计
11.2 采用控制方式Ⅰ的升降压型变换器
11.3 采用控制方式Ⅱ的升降压型变换器
11.4 升降压型变换器控制IC
2章 反转型变换器与新型变换器
12.1 运行原理与特征
12.2 反转型变换器的设计与实验
12.3 新型变换器的设计与实验
12.4 反转型/升降压型/新型变换器的实用电路
3章 DC-DC变换器与效率
13.1 效率的计算方法
13.2 使用同步整流电路
13.3 同步整流电路的实验
附录 电源各部分损耗的计算方法
4章 高效率DC-DC变换器用IC
14.1 高开关频率为4MHz的同步整流降压型变换器LT3561
14.2 从0.3V开始运行的同步整流升压型变换器TPS61200
14.3 大效率为96%的同步整流升降压型变换器TPS63000
14.4 2A连续输出/宽输入电压范围的同步整流升降压型变换器LTC3533
5章 DC-DC变换器稳定运行
15.1 振荡的原因
15.2 降压型变换器的负反馈稳定性
15.3 通过仿真来预测稳定性
15.4 闭环增益的测量方法
15.5 通过实验确认负反馈稳定性
15.6 确保稳定性的另一种方法
15.7 降压型变换器的高频开关
15.8 其他形式的DC-DC变换器
6章 DC-DC变换器的高速控制
16.1 基于电流模式控制的高速化
16.2 电流模式控制的实验
16.3 实用的电流模式DC-DC变换器
16.4 基于ON/OFF控制的超高速DC-DC变换器
7章 电感器与变压器
17.1 电学与磁学
17.2 安培定律与法拉第定律
17.3 磁性材料的性质
17.4 涡电流产生的损耗
17.5 求解电感器与变压器的电感
17.6 求磁通密度
17.7 保存的能量与损耗
17.8 电感器概要
17.9 变压器概要
附录 什么是电流互感器
8章 电阻和电容器的基础知识
18.1 电阻
18.2 电容器
18.3 缓冲电路
18.4 降额
9章 电力半导体的基础知识
19.1 高速二极管
19.2 双极型晶体管
19.3 功率MOSFET
19.4 降额
第20章 印制电路板的图案设计
20.1 开关电源的输出噪声
20.2 印制电路板设计
参考文献

作者介绍

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马场清太郎
1971年 毕业于东京工业大学电子物理工学系
1971年至今　就职于Maker，从事各种电子电路的设计，经常向《晶体管技术》杂志投稿
主要著作
《OPアンプによる実用回路設計》（CQ出版社）

文摘

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序言

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《精密电源设计：从基础到优化》 前言 在当今高度互联和数字化的世界中，电源扮演着至关重要的角色。无论是智能手机、笔记本电脑，还是数据中心、工业自动化设备，稳定、高效、可靠的电源供应是支撑其正常运行的基石。电源电路的设计并非仅仅是将元件按照原理图连接起来，它是一门融合了理论知识、实践经验和工程智慧的复杂艺术。从基本的电压调节到复杂的滤波技术，从高效的能量转换到严苛的电磁兼容性要求，每一个环节都关系到最终产品的性能、可靠性和成本。 本书旨在为读者提供一个全面、深入的电源电路设计指南。我们不拘泥于某一特定领域的应用，而是着眼于电源设计中的普适性原理和关键技术。本书将带领您从电源设计的基础概念出发，逐步深入到各种复杂的设计挑战和优化策略。我们相信，通过对本书内容的学习和理解，读者将能够构建出更加优秀、更具竞争力的电源产品。 第一章：电源设计基础概览 在深入探讨具体的设计技巧之前，了解电源设计的基本要素至关重要。本章将为您梳理电源设计的宏观图景，为后续的学习打下坚实的基础。 电源的定义与分类： 我们将首先明确电源的概念，并根据其工作原理、输出特性、应用领域等维度，对各种类型的电源进行分类介绍，例如线性电源、开关电源（DC-DC转换器）、AC-DC转换器等。了解不同电源的优势与劣势，有助于我们在项目初期选择最合适的电源拓扑。 关键性能指标解读： 任何电源设计都需要满足一系列关键的性能指标。本章将详细解释这些指标的含义、测量方法及其重要性，包括： 稳压精度 (Line Regulation & Load Regulation)： 指电源输出电压在输入电压或负载电流变化时保持稳定的能力。 纹波与噪声 (Ripple & Noise)： 指电源输出电压中包含的交流成分，直接影响后端电路的正常工作。 效率 (Efficiency)： 指电源将输入功率转化为输出功率的比例，直接关系到能耗和散热。 瞬态响应 (Transient Response)： 指电源在负载突然变化时，输出电压恢复稳定的速度和幅度。 可靠性与平均无故障时间 (MTBF)： 指电源在规定条件下长期稳定工作的能力。 电磁兼容性 (EMC)： 指电源在电磁环境中正常工作的能力，包括抗干扰能力和对外界的干扰程度。 基本电路元件解析： 电源电路的构建离不开各种电子元件。本章将回顾与电源设计紧密相关的关键元件，重点关注其在电源电路中的作用、选型原则和常见问题： 电阻、电容、电感： 这些无源元件在滤波、储能、限流等方面发挥着基础作用。 二极管与齐纳二极管： 用于整流、稳压和保护。 晶体管（BJT, MOSFET）： 作为开关元件或放大元件，是许多电源拓扑的核心。 运算放大器 (Op-amp)： 用于误差放大和反馈控制。 集成稳压器 (Linear Regulators)： 简单高效的线性稳压方案。 开关控制器 (Switching Controllers)： 实现高效开关电源的核心器件。 电源设计的基本流程： 从需求分析到原理图设计，再到PCB布局、样机调试和最终验证，本章将概述一个典型的电源设计流程，帮助读者建立系统性的设计思路。 第二章：线性电源设计精要 线性电源以其结构简单、纹波噪声低、瞬态响应好等优点，在对电源质量要求极高的场合仍有广泛应用。本章将深入探讨线性电源的设计细节。 线性稳压器工作原理剖析： 详细解析三端固定/可调稳压器（如LM78xx/LM317系列）以及低压差（LDO）线性稳压器的工作原理，理解其内部的误差放大、基准电压和调整管结构。 输入输出滤波设计： 针对线性稳压器，如何设计有效的输入输出滤波电路以抑制纹波和提高瞬态响应。我们将讨论电容的选型（ESR、陶瓷电容、电解电容）、耦合电容的作用以及何时需要增加额外的RC或LC滤波器。 散热设计与热管理： 线性稳压器在工作时会产生大量的功耗，散热设计是其可靠运行的关键。本章将讲解功率计算、热阻概念，以及如何选择合适的散热片、PCB散热设计技巧，确保稳压器在安全温度范围内工作。 保护电路设计： 探讨过流保护、过温保护、反向电压保护等线性电源常用的保护电路，以提高电源的鲁棒性。 LDO的优势与局限性： 重点分析LDO相对于传统线性稳压器的优势（如低压差、低噪声），并讨论其在效率和散热方面的局限性，以及适用场景。 第三章：开关电源（DC-DC转换器）核心技术 开关电源以其高效率、体积小、重量轻的特点，已成为现代电子设备的主流电源解决方案。本章将深入讲解DC-DC转换器的核心设计原理和关键技术。 开关电源基本原理： 讲解储能元件（电感或电容）在开关周期内储存和释放能量的原理，以及通过控制开关管的通断来实现电压变换。 主要DC-DC拓扑详解： 降压型（Buck Converter）： 原理、占空比控制、输出纹波分析、电感和电容选型。 升压型（Boost Converter）： 原理、占空比控制、输出纹波分析、电感和电容选型。 升降压型（Buck-Boost Converter）： 原理、输出电压极性、占空比控制。 Cuk/SEPIC/Zeta 转换器： 介绍这些具有特殊电压转换特性（如隔离、负输出）的拓扑。 控制模式分析： 电压模式控制 (Voltage Mode Control)： 原理、传递函数、补偿网络设计。 电流模式控制 (Current Mode Control)： 原理、优势（内环电流环、斜坡补偿）、传递函数、补偿设计。 峰值电流模式控制 (Peak Current Mode Control) 与平均电流模式控制 (Average Current Mode Control)。 开关频率的选择： 讨论开关频率对效率、元件尺寸、纹波和EMI的影响，以及如何权衡选择。 功率电感和输出电容的选型： 详细介绍电感饱和电流、DC电阻（DCR）、纹波电流额定值等参数，以及电容的ESR、纹波电流额定值、ESL对输出纹波和瞬态响应的影响。 死区时间控制 (Dead Time Control)： 在半桥或全桥拓扑中，确保上下桥臂开关管不会同时导通，防止直通短路。 软启动 (Soft Start)： 解释软启动的作用，以及实现方式（如电容软启动、数字软启动）。 功率密度提升的策略： 介绍如何通过提高开关频率、优化拓扑、采用先进的半导体器件（如GaN, SiC）来减小电源体积。 第四章：AC-DC电源转换与隔离技术 AC-DC电源（整流器）将交流市电转换为直流电压，广泛应用于各种电器产品。隔离技术是保证人身安全和电路可靠性的重要手段。 基本AC-DC转换流程： 讲解变压、整流、滤波、稳压的基本过程。 常见的整流电路： 半波整流、全波整流（桥式整流）的原理、纹波分析和效率。 滤波技术： 详细讨论LC滤波器的设计，以及如何根据负载和纹波要求选择合适的滤波元件。 隔离式开关电源拓扑： 反激式变换器 (Flyback Converter)： 原理、优点（结构简单、成本低）、多绕组变压器应用、设计要点。 正激式变换器 (Forward Converter)： 原理、效率、磁复位设计。 半桥/全桥变换器 (Half-Bridge/Full-Bridge Converter)： 原理、高功率应用、控制复杂性。 LLC谐振变换器 (LLC Resonant Converter)： 介绍其高效率、低EMI的优势，以及谐振网络的设计。 隔离变压器的设计与选型： 讨论变压器的匝数比、功率容量、漏感、寄生电容等参数，以及磁芯材料的选择。 光耦隔离与数字隔离： 介绍光耦在反馈回路中的应用，以及现代数字隔离器的优势。 第五章：电源的保护与可靠性设计 电源的稳定运行离不开完善的保护机制和高可靠性的设计。本章将关注这些关键方面。 过压保护 (OVP)： 设计方法（如比较器+MOSFET，TL431+MOSFET）、保护阈值设定。 欠压保护 (UVP)： 防止输出电压过低对后端设备造成损害。 过流保护 (OCP)： 限流型 (Current Limiting)： 缓降限流、打嗝模式（Hiccup Mode）。 折返型 (Foldback Current Limiting)。 精确电流检测： 采用采样电阻、电流互感器或MOSFET的RDS(on)进行电流检测。 过温保护 (OTP)： 利用NTC热敏电阻或集成传感器的温度检测和保护。 短路保护 (SCP)： 与OCP紧密相关。 反向电压保护 (Reverse Voltage Protection)： 防止外部反向电压损坏电源。 浪涌保护 (Surge Protection)： 针对AC-DC电源，设计应对雷击或其他瞬态高电压的保护措施。 可靠性设计原则： 降额设计 (De-rating)： 合理降低元件的工作压力（电压、电流、功率）。 元件选型： 选择工业级或汽车级元件，考虑工作温度范围、寿命。 PCB布局的可靠性： 避免高压区域交叉、减少电流回路面积。 环境适应性： 考虑温度、湿度、振动等环境因素。 第六章：电磁兼容性（EMC）设计 电磁兼容性是现代电子产品设计的必修课，尤其对于开关电源而言，其高频开关特性容易产生电磁干扰（EMI）。 EMI的产生机理： 分析开关电源中EMI的主要来源，如开关噪声、寄生参数效应、PCB走线引起的辐射。 传导发射 (Conducted Emission)： 讲解其定义、测试方法，以及滤波器的设计（EMI滤波器、共模电感、差模电感）。 辐射发射 (Radiated Emission)： 讲解其定义、测试方法，以及PCB布局、屏蔽、走线等抑制辐射的技巧。 抗扰度设计 (EMS)： 静电放电 (ESD) 保护： 设计ESD保护二极管、碳膜电阻等。 电快速瞬变脉冲 (EFT/B) 和浪涌 (Surge) 干扰。 射频电磁场辐射抗扰度 (RS)。 PCB布局中的EMC原则： 电流回路最小化： 尤其在高频开关电流回路。 信号完整性： 避免过长的走线、差分信号的设计。 接地与屏蔽： 合理的接地网格、屏蔽罩的应用。 元件布局： 将敏感元件远离噪声源。 EMC测试与调试： 了解EMC测试的流程和常见的EMC问题解决方法。 第七章：高级电源设计主题与趋势 随着技术的不断发展，电源设计领域也在持续进步。本章将探讨一些前沿的设计主题和未来的发展趋势。 数字电源控制： 利用微控制器（MCU）或数字信号处理器（DSP）实现更灵活、智能化的电源控制，如自适应控制、功率分配、通信接口。 GaN和SiC功率器件的应用： 介绍氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）等宽禁带半导体材料的优势，如高开关频率、低导通损耗、高耐压，及其在提升电源效率和功率密度方面的潜力。 无线充电技术： 探讨无线充电的原理、标准（如Qi）以及其在电源设计中的挑战。 能源收集与管理： 针对低功耗物联网设备，介绍如何设计高效的能源收集和管理电路。 人工智能（AI）在电源设计中的辅助作用： 探讨AI如何辅助仿真、优化参数、预测故障。 面向特定应用的电源设计： 数据中心电源： 高效率、高功率密度、冗余设计。 汽车电子电源： 高可靠性、宽温度范围、EMI/EMC要求。 医疗设备电源： 安全性、低噪声、高可靠性。 结语 电源电路设计是一项充满挑战也极具成就感的工作。本书涵盖了从基础到高级的广泛主题，旨在为读者提供一个坚实的理论基础和实用的设计指导。我们鼓励读者在实践中不断探索，结合具体的设计需求，灵活运用所学知识，最终设计出性能卓越、质量可靠的电源产品。愿本书成为您在电源设计道路上的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对电子技术充满热情的爱好者，我一直对电源设计这个领域很感兴趣。市面上关于电源的书籍不少，但很多都过于晦涩难懂，或者过于偏重理论，缺乏实际操作指导。这本书的出现，可以说是填补了市场上的一个空白。它的语言通俗易懂，即使是非科班出身的读者，也能比较轻松地理解其中的内容。同时，书中穿插的丰富图例和示例电路，更是让复杂的概念变得直观生动。我特别喜欢书中关于如何调试和测试电源的部分，这对于我这样的业余爱好者来说，是非常实用的。有时候，辛辛苦苦设计出来的电路，测试的时候却问题百出，不知道从何下手。这本书就提供了一个清晰的思路和方法，帮助我快速定位问题并解决。而且，书中还介绍了一些常用的电源测试仪器和使用方法，这对我来说也是非常有价值的知识。总而言之，这本书是一本非常值得推荐的入门读物，它既有理论的高度，又不失实践的温度。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的感受就是它的理论深度和实践指导的完美结合。我是一名经验尚浅的工程师，在实际工作中经常会遇到一些棘手的电源问题，有时候查阅很多资料也难以找到满意的答案。这本书恰恰填补了我的知识空白。它不仅系统地阐述了各种电源拓扑的原理，还深入分析了它们各自的优缺点以及适用场景。更重要的是，书中给出了大量宝贵的工程经验和设计技巧，这些都是我在学校里或者其他教科书上很难学到的。例如，书中对于如何优化纹波、提高效率、降低EMI等方面的内容，都有非常详细的讲解和具体的实现方法。我尤其欣赏书中对于一些细节的处理，比如元器件的选择、PCB布局的注意事项等等，这些看似微不足道的细节，往往对电源的性能产生至关重要的影响。读完这本书，我感觉自己对电源设计的理解又上了一个台阶，对未来工作中遇到的问题，也更有信心去应对了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都令我印象深刻。我是一名资深的电子工程师，从事电源设计多年，自认为对电源领域已经有了比较深入的了解。然而，在阅读这本书的过程中，我仍然学到了不少新的知识和技巧。书中对于一些前沿的电源技术，比如GaN和SiC在电源设计中的应用，有非常独到的见解和详细的分析。此外，书中关于电源保护、可靠性设计等方面的内容，也让我受益匪浅。很多时候，我们过于关注电源的性能和效率，而忽略了其在异常情况下的鲁棒性和安全性。这本书恰恰弥补了这一盲点，提供了很多实用的指导。作者在书中分享的很多经验，都是通过大量的实践和试错积累下来的，这对于我们这些在实际工作中摸爬滚打的工程师来说，无疑是极其宝贵的财富。这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的老前辈在传授“武功秘籍”，让人回味无穷。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我立刻被它精致的排版和清晰的结构所吸引。打开第一页，就被作者严谨的逻辑和流畅的文笔所折服。这本书不仅仅是关于电源电路设计的“技巧”，它更像是一场关于电源设计哲学的探索。作者从最基础的半导体器件入手，层层递进，将复杂的电源理论分解得深入浅出。我最欣赏的是书中对于设计过程中各种权衡的讨论，例如在效率、成本、尺寸和性能之间如何做出最优选择。这种从宏观到微观，再从微观回到宏观的分析方式，能够帮助读者建立起完整的电源设计思维框架。书中还大量引用了实际的案例，这些案例不仅仅是成功的范例，也包含了一些失败的教训，从中可以学到很多宝贵的经验。我尤其喜欢书中关于如何进行系统级电源设计的论述，这对于将电源模块集成到整个系统中非常重要。这本书给了我很多新的启发，让我对电源设计有了更深刻的认识，也激发了我进一步探索的动力。

评分☆☆☆☆☆

这本书我早就听说过，之前在电子论坛上看到有人推荐，一直想买一本好好研究一下。最近终于入手了，迫不及待地翻开来看。虽然书名里写着“电源电路设计技巧”，但我之前对这方面了解不多，所以抱着学习的心态来的。拿到书后，我先大致浏览了一下目录，感觉内容很丰富，涵盖了电源设计的方方面面，从基础理论到实际应用，都有涉及。最吸引我的是它提到了很多实用的技巧和经验，这对于像我这样初学者来说，简直是宝藏。我特别期待书中能有一些图文并茂的讲解，这样更容易理解抽象的概念。而且，如果能有一些实际案例分析，那就更好了，能够将理论知识与实际应用联系起来，帮助我更好地掌握设计方法。我之前做过一些简单的电子项目，也遇到过一些电源方面的问题，希望这本书能给我带来启发，解决我的一些困惑。总的来说，我对这本书充满期待，相信它会成为我学习电源电路设计道路上的得力助手。