電源電路設計技巧 丁誌強 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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丁誌強 著

圖書標籤:

• 電源
• 電路設計
• 開關電源
• 電力電子
• 丁誌強
• SMPS
• 電源優化
• 電路分析
• 技術技巧
• 電子工程

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030374707

商品編碼：29330233431

包裝：平裝

齣版時間：2013-07-01

基本信息

書名：電源電路設計技巧

定價：58.00元

作者：丁誌強

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2013-07-01

ISBN：9787030374707

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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《電源電路設計技巧》從實際應用齣發，在介紹電源電路工作原理的同時，重點講解電源電路的設計方法和技巧。《電源電路設計技巧》涉及目前廣泛使用的穩定電源電路，對電源電路進行實際的設計、製作，並對設計值和實驗結果進行比較，以驗證設計的正確性。
《電源電路設計技巧》可作為從事模擬技術開發及電路設計的技術人員的參考書，也可供工科院校相關專業師生參考閱讀。

目錄

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章 電源電路設計概要
1.1 電源電路正常運行纔能實現其功能
1.2 製作輸齣穩定電壓的電源電路
1.3 使用直流的兩種電源電路
1.4 設計實用電源係統須知
1.5 進行電源電路設計時有必要考慮負載的性質
1.6 直流穩定電源的發展趨勢
1.7 何謂理想的電源電路
1.8 電源電路的重要特性——效率
1.9 直流穩定電源設計的步是方式的選擇
第2章 並聯調節器
2.1 控製器件與負載並聯接入的並聯調節器
2.2 並聯調節器IC的使用方法
2.3 齊納二極管與並聯調節器IC的特性
第3章 三端調節器
3.1 串聯調節器簡介
3.2 典型的三端調節器
3.3 使用三端調節器IC時的注意事項
附錄 三端調節器的散熱設計
第4章 LDO調節器
4.1 輸入輸齣的電壓差小,LDO調節器也能運行
4.2 串聯調節器IC的使用方法
附錄 輸齣晶體管的接地形式
第5章 綫性調節器穩定運行
5.1 調節器産生振蕩的機理
5.2 調節器IC的振蕩原因
5.3 使調節器IC産生振蕩的實驗
附錄 波德圖的畫法
第6章 開關調節器的基礎
6.1 開關方式的特徵
6.2 基本結構與運行
6.3 損耗的原因與對策
6.4 開關調節器的種類
6.5 製作簡單的開關調節器
第7章 降壓型變換器的基本電路
7.1 降壓型變換器的電路
7.2 降壓型變換器的設計步驟
7.3 試製降壓型變換器
7.4 嘗試讓降壓型變換器運行
7.5 降壓型變換器實用化的條件
第8章 開關電源的電路形式
8.1 拓撲變換
8.2 電源電路的拓撲變換
8.3 各種電路的電壓轉換比
8.4 各種電路的特徵
第9章 降壓型變換器的實用電路
9.1 實用電源電路的功能
9.2 製作實用的降壓型變換器
9.3 基於功率MOSFET的實用降壓型變換器
9.4 目前采用的開關器件均是功率MOSFET
9.5 目前常用的降壓型變換器IC的例子
0章 升壓型變換器的實用設計
10.1 升壓型變換器的設計方法
10.2 試製升壓型變換器
10.3 升壓型變換器的改良
1章 升降壓型變換器
11.1 升降壓型變換器的設計
11.2 采用控製方式Ⅰ的升降壓型變換器
11.3 采用控製方式Ⅱ的升降壓型變換器
11.4 升降壓型變換器控製IC
2章 反轉型變換器與新型變換器
12.1 運行原理與特徵
12.2 反轉型變換器的設計與實驗
12.3 新型變換器的設計與實驗
12.4 反轉型/升降壓型/新型變換器的實用電路
3章 DC-DC變換器與效率
13.1 效率的計算方法
13.2 使用同步整流電路
13.3 同步整流電路的實驗
附錄 電源各部分損耗的計算方法
4章 高效率DC-DC變換器用IC
14.1 高開關頻率為4MHz的同步整流降壓型變換器LT3561
14.2 從0.3V開始運行的同步整流升壓型變換器TPS61200
14.3 大效率為96%的同步整流升降壓型變換器TPS63000
14.4 2A連續輸齣/寬輸入電壓範圍的同步整流升降壓型變換器LTC3533
5章 DC-DC變換器穩定運行
15.1 振蕩的原因
15.2 降壓型變換器的負反饋穩定性
15.3 通過仿真來預測穩定性
15.4 閉環增益的測量方法
15.5 通過實驗確認負反饋穩定性
15.6 確保穩定性的另一種方法
15.7 降壓型變換器的高頻開關
15.8 其他形式的DC-DC變換器
6章 DC-DC變換器的高速控製
16.1 基於電流模式控製的高速化
16.2 電流模式控製的實驗
16.3 實用的電流模式DC-DC變換器
16.4 基於ON/OFF控製的超高速DC-DC變換器
7章 電感器與變壓器
17.1 電學與磁學
17.2 安培定律與法拉第定律
17.3 磁性材料的性質
17.4 渦電流産生的損耗
17.5 求解電感器與變壓器的電感
17.6 求磁通密度
17.7 保存的能量與損耗
17.8 電感器概要
17.9 變壓器概要
附錄 什麼是電流互感器
8章 電阻和電容器的基礎知識
18.1 電阻
18.2 電容器
18.3 緩衝電路
18.4 降額
9章 電力半導體的基礎知識
19.1 高速二極管
19.2 雙極型晶體管
19.3 功率MOSFET
19.4 降額
第20章 印製電路闆的圖案設計
20.1 開關電源的輸齣噪聲
20.2 印製電路闆設計
參考文獻

作者介紹

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馬場清太郎
1971年 畢業於東京工業大學電子物理工學係
1971年至今　就職於Maker，從事各種電子電路的設計，經常嚮《晶體管技術》雜誌投稿
主要著作
《OPアンプによる実用迴路設計》（CQ齣版社）

文摘

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序言

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《精密電源設計：從基礎到優化》 前言 在當今高度互聯和數字化的世界中，電源扮演著至關重要的角色。無論是智能手機、筆記本電腦，還是數據中心、工業自動化設備，穩定、高效、可靠的電源供應是支撐其正常運行的基石。電源電路的設計並非僅僅是將元件按照原理圖連接起來，它是一門融閤瞭理論知識、實踐經驗和工程智慧的復雜藝術。從基本的電壓調節到復雜的濾波技術，從高效的能量轉換到嚴苛的電磁兼容性要求，每一個環節都關係到最終産品的性能、可靠性和成本。 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入的電源電路設計指南。我們不拘泥於某一特定領域的應用，而是著眼於電源設計中的普適性原理和關鍵技術。本書將帶領您從電源設計的基礎概念齣發，逐步深入到各種復雜的設計挑戰和優化策略。我們相信，通過對本書內容的學習和理解，讀者將能夠構建齣更加優秀、更具競爭力的電源産品。 第一章：電源設計基礎概覽 在深入探討具體的設計技巧之前，瞭解電源設計的基本要素至關重要。本章將為您梳理電源設計的宏觀圖景，為後續的學習打下堅實的基礎。 電源的定義與分類： 我們將首先明確電源的概念，並根據其工作原理、輸齣特性、應用領域等維度，對各種類型的電源進行分類介紹，例如綫性電源、開關電源（DC-DC轉換器）、AC-DC轉換器等。瞭解不同電源的優勢與劣勢，有助於我們在項目初期選擇最閤適的電源拓撲。 關鍵性能指標解讀： 任何電源設計都需要滿足一係列關鍵的性能指標。本章將詳細解釋這些指標的含義、測量方法及其重要性，包括： 穩壓精度 (Line Regulation & Load Regulation)： 指電源輸齣電壓在輸入電壓或負載電流變化時保持穩定的能力。 紋波與噪聲 (Ripple & Noise)： 指電源輸齣電壓中包含的交流成分，直接影響後端電路的正常工作。 效率 (Efficiency)： 指電源將輸入功率轉化為輸齣功率的比例，直接關係到能耗和散熱。 瞬態響應 (Transient Response)： 指電源在負載突然變化時，輸齣電壓恢復穩定的速度和幅度。 可靠性與平均無故障時間 (MTBF)： 指電源在規定條件下長期穩定工作的能力。 電磁兼容性 (EMC)： 指電源在電磁環境中正常工作的能力，包括抗乾擾能力和對外界的乾擾程度。 基本電路元件解析： 電源電路的構建離不開各種電子元件。本章將迴顧與電源設計緊密相關的關鍵元件，重點關注其在電源電路中的作用、選型原則和常見問題： 電阻、電容、電感： 這些無源元件在濾波、儲能、限流等方麵發揮著基礎作用。 二極管與齊納二極管： 用於整流、穩壓和保護。 晶體管（BJT, MOSFET）： 作為開關元件或放大元件，是許多電源拓撲的核心。 運算放大器 (Op-amp)： 用於誤差放大和反饋控製。 集成穩壓器 (Linear Regulators)： 簡單高效的綫性穩壓方案。 開關控製器 (Switching Controllers)： 實現高效開關電源的核心器件。 電源設計的基本流程： 從需求分析到原理圖設計，再到PCB布局、樣機調試和最終驗證，本章將概述一個典型的電源設計流程，幫助讀者建立係統性的設計思路。 第二章：綫性電源設計精要 綫性電源以其結構簡單、紋波噪聲低、瞬態響應好等優點，在對電源質量要求極高的場閤仍有廣泛應用。本章將深入探討綫性電源的設計細節。 綫性穩壓器工作原理剖析： 詳細解析三端固定/可調穩壓器（如LM78xx/LM317係列）以及低壓差（LDO）綫性穩壓器的工作原理，理解其內部的誤差放大、基準電壓和調整管結構。 輸入輸齣濾波設計： 針對綫性穩壓器，如何設計有效的輸入輸齣濾波電路以抑製紋波和提高瞬態響應。我們將討論電容的選型（ESR、陶瓷電容、電解電容）、耦閤電容的作用以及何時需要增加額外的RC或LC濾波器。 散熱設計與熱管理： 綫性穩壓器在工作時會産生大量的功耗，散熱設計是其可靠運行的關鍵。本章將講解功率計算、熱阻概念，以及如何選擇閤適的散熱片、PCB散熱設計技巧，確保穩壓器在安全溫度範圍內工作。 保護電路設計： 探討過流保護、過溫保護、反嚮電壓保護等綫性電源常用的保護電路，以提高電源的魯棒性。 LDO的優勢與局限性： 重點分析LDO相對於傳統綫性穩壓器的優勢（如低壓差、低噪聲），並討論其在效率和散熱方麵的局限性，以及適用場景。 第三章：開關電源（DC-DC轉換器）核心技術 開關電源以其高效率、體積小、重量輕的特點，已成為現代電子設備的主流電源解決方案。本章將深入講解DC-DC轉換器的核心設計原理和關鍵技術。 開關電源基本原理： 講解儲能元件（電感或電容）在開關周期內儲存和釋放能量的原理，以及通過控製開關管的通斷來實現電壓變換。 主要DC-DC拓撲詳解： 降壓型（Buck Converter）： 原理、占空比控製、輸齣紋波分析、電感和電容選型。 升壓型（Boost Converter）： 原理、占空比控製、輸齣紋波分析、電感和電容選型。 升降壓型（Buck-Boost Converter）： 原理、輸齣電壓極性、占空比控製。 Cuk/SEPIC/Zeta 轉換器： 介紹這些具有特殊電壓轉換特性（如隔離、負輸齣）的拓撲。 控製模式分析： 電壓模式控製 (Voltage Mode Control)： 原理、傳遞函數、補償網絡設計。 電流模式控製 (Current Mode Control)： 原理、優勢（內環電流環、斜坡補償）、傳遞函數、補償設計。 峰值電流模式控製 (Peak Current Mode Control) 與平均電流模式控製 (Average Current Mode Control)。 開關頻率的選擇： 討論開關頻率對效率、元件尺寸、紋波和EMI的影響，以及如何權衡選擇。 功率電感和輸齣電容的選型： 詳細介紹電感飽和電流、DC電阻（DCR）、紋波電流額定值等參數，以及電容的ESR、紋波電流額定值、ESL對輸齣紋波和瞬態響應的影響。 死區時間控製 (Dead Time Control)： 在半橋或全橋拓撲中，確保上下橋臂開關管不會同時導通，防止直通短路。 軟啓動 (Soft Start)： 解釋軟啓動的作用，以及實現方式（如電容軟啓動、數字軟啓動）。 功率密度提升的策略： 介紹如何通過提高開關頻率、優化拓撲、采用先進的半導體器件（如GaN, SiC）來減小電源體積。 第四章：AC-DC電源轉換與隔離技術 AC-DC電源（整流器）將交流市電轉換為直流電壓，廣泛應用於各種電器産品。隔離技術是保證人身安全和電路可靠性的重要手段。 基本AC-DC轉換流程： 講解變壓、整流、濾波、穩壓的基本過程。 常見的整流電路： 半波整流、全波整流（橋式整流）的原理、紋波分析和效率。 濾波技術： 詳細討論LC濾波器的設計，以及如何根據負載和紋波要求選擇閤適的濾波元件。 隔離式開關電源拓撲： 反激式變換器 (Flyback Converter)： 原理、優點（結構簡單、成本低）、多繞組變壓器應用、設計要點。 正激式變換器 (Forward Converter)： 原理、效率、磁復位設計。 半橋/全橋變換器 (Half-Bridge/Full-Bridge Converter)： 原理、高功率應用、控製復雜性。 LLC諧振變換器 (LLC Resonant Converter)： 介紹其高效率、低EMI的優勢，以及諧振網絡的設計。 隔離變壓器的設計與選型： 討論變壓器的匝數比、功率容量、漏感、寄生電容等參數，以及磁芯材料的選擇。 光耦隔離與數字隔離： 介紹光耦在反饋迴路中的應用，以及現代數字隔離器的優勢。 第五章：電源的保護與可靠性設計 電源的穩定運行離不開完善的保護機製和高可靠性的設計。本章將關注這些關鍵方麵。 過壓保護 (OVP)： 設計方法（如比較器+MOSFET，TL431+MOSFET）、保護閾值設定。 欠壓保護 (UVP)： 防止輸齣電壓過低對後端設備造成損害。 過流保護 (OCP)： 限流型 (Current Limiting)： 緩降限流、打嗝模式（Hiccup Mode）。 摺返型 (Foldback Current Limiting)。 精確電流檢測： 采用采樣電阻、電流互感器或MOSFET的RDS(on)進行電流檢測。 過溫保護 (OTP)： 利用NTC熱敏電阻或集成傳感器的溫度檢測和保護。 短路保護 (SCP)： 與OCP緊密相關。 反嚮電壓保護 (Reverse Voltage Protection)： 防止外部反嚮電壓損壞電源。 浪湧保護 (Surge Protection)： 針對AC-DC電源，設計應對雷擊或其他瞬態高電壓的保護措施。 可靠性設計原則： 降額設計 (De-rating)： 閤理降低元件的工作壓力（電壓、電流、功率）。 元件選型： 選擇工業級或汽車級元件，考慮工作溫度範圍、壽命。 PCB布局的可靠性： 避免高壓區域交叉、減少電流迴路麵積。 環境適應性： 考慮溫度、濕度、振動等環境因素。 第六章：電磁兼容性（EMC）設計 電磁兼容性是現代電子産品設計的必修課，尤其對於開關電源而言，其高頻開關特性容易産生電磁乾擾（EMI）。 EMI的産生機理： 分析開關電源中EMI的主要來源，如開關噪聲、寄生參數效應、PCB走綫引起的輻射。 傳導發射 (Conducted Emission)： 講解其定義、測試方法，以及濾波器的設計（EMI濾波器、共模電感、差模電感）。 輻射發射 (Radiated Emission)： 講解其定義、測試方法，以及PCB布局、屏蔽、走綫等抑製輻射的技巧。 抗擾度設計 (EMS)： 靜電放電 (ESD) 保護： 設計ESD保護二極管、碳膜電阻等。 電快速瞬變脈衝 (EFT/B) 和浪湧 (Surge) 乾擾。 射頻電磁場輻射抗擾度 (RS)。 PCB布局中的EMC原則： 電流迴路最小化： 尤其在高頻開關電流迴路。 信號完整性： 避免過長的走綫、差分信號的設計。 接地與屏蔽： 閤理的接地網格、屏蔽罩的應用。 元件布局： 將敏感元件遠離噪聲源。 EMC測試與調試： 瞭解EMC測試的流程和常見的EMC問題解決方法。 第七章：高級電源設計主題與趨勢 隨著技術的不斷發展，電源設計領域也在持續進步。本章將探討一些前沿的設計主題和未來的發展趨勢。 數字電源控製： 利用微控製器（MCU）或數字信號處理器（DSP）實現更靈活、智能化的電源控製，如自適應控製、功率分配、通信接口。 GaN和SiC功率器件的應用： 介紹氮化鎵（GaN）和碳化矽（SiC）等寬禁帶半導體材料的優勢，如高開關頻率、低導通損耗、高耐壓，及其在提升電源效率和功率密度方麵的潛力。 無綫充電技術： 探討無綫充電的原理、標準（如Qi）以及其在電源設計中的挑戰。 能源收集與管理： 針對低功耗物聯網設備，介紹如何設計高效的能源收集和管理電路。 人工智能（AI）在電源設計中的輔助作用： 探討AI如何輔助仿真、優化參數、預測故障。 麵嚮特定應用的電源設計： 數據中心電源： 高效率、高功率密度、冗餘設計。 汽車電子電源： 高可靠性、寬溫度範圍、EMI/EMC要求。 醫療設備電源： 安全性、低噪聲、高可靠性。 結語 電源電路設計是一項充滿挑戰也極具成就感的工作。本書涵蓋瞭從基礎到高級的廣泛主題，旨在為讀者提供一個堅實的理論基礎和實用的設計指導。我們鼓勵讀者在實踐中不斷探索，結閤具體的設計需求，靈活運用所學知識，最終設計齣性能卓越、質量可靠的電源産品。願本書成為您在電源設計道路上的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書，我立刻被它精緻的排版和清晰的結構所吸引。打開第一頁，就被作者嚴謹的邏輯和流暢的文筆所摺服。這本書不僅僅是關於電源電路設計的“技巧”，它更像是一場關於電源設計哲學的探索。作者從最基礎的半導體器件入手，層層遞進，將復雜的電源理論分解得深入淺齣。我最欣賞的是書中對於設計過程中各種權衡的討論，例如在效率、成本、尺寸和性能之間如何做齣最優選擇。這種從宏觀到微觀，再從微觀迴到宏觀的分析方式，能夠幫助讀者建立起完整的電源設計思維框架。書中還大量引用瞭實際的案例，這些案例不僅僅是成功的範例，也包含瞭一些失敗的教訓，從中可以學到很多寶貴的經驗。我尤其喜歡書中關於如何進行係統級電源設計的論述，這對於將電源模塊集成到整個係統中非常重要。這本書給瞭我很多新的啓發，讓我對電源設計有瞭更深刻的認識，也激發瞭我進一步探索的動力。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對電子技術充滿熱情的愛好者，我一直對電源設計這個領域很感興趣。市麵上關於電源的書籍不少，但很多都過於晦澀難懂，或者過於偏重理論，缺乏實際操作指導。這本書的齣現，可以說是填補瞭市場上的一個空白。它的語言通俗易懂，即使是非科班齣身的讀者，也能比較輕鬆地理解其中的內容。同時，書中穿插的豐富圖例和示例電路，更是讓復雜的概念變得直觀生動。我特彆喜歡書中關於如何調試和測試電源的部分，這對於我這樣的業餘愛好者來說，是非常實用的。有時候，辛辛苦苦設計齣來的電路，測試的時候卻問題百齣，不知道從何下手。這本書就提供瞭一個清晰的思路和方法，幫助我快速定位問題並解決。而且，書中還介紹瞭一些常用的電源測試儀器和使用方法，這對我來說也是非常有價值的知識。總而言之，這本書是一本非常值得推薦的入門讀物，它既有理論的高度，又不失實踐的溫度。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的感受就是它的理論深度和實踐指導的完美結閤。我是一名經驗尚淺的工程師，在實際工作中經常會遇到一些棘手的電源問題，有時候查閱很多資料也難以找到滿意的答案。這本書恰恰填補瞭我的知識空白。它不僅係統地闡述瞭各種電源拓撲的原理，還深入分析瞭它們各自的優缺點以及適用場景。更重要的是，書中給齣瞭大量寶貴的工程經驗和設計技巧，這些都是我在學校裏或者其他教科書上很難學到的。例如，書中對於如何優化紋波、提高效率、降低EMI等方麵的內容，都有非常詳細的講解和具體的實現方法。我尤其欣賞書中對於一些細節的處理，比如元器件的選擇、PCB布局的注意事項等等，這些看似微不足道的細節，往往對電源的性能産生至關重要的影響。讀完這本書，我感覺自己對電源設計的理解又上瞭一個颱階，對未來工作中遇到的問題，也更有信心去應對瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書我早就聽說過，之前在電子論壇上看到有人推薦，一直想買一本好好研究一下。最近終於入手瞭，迫不及待地翻開來看。雖然書名裏寫著“電源電路設計技巧”，但我之前對這方麵瞭解不多，所以抱著學習的心態來的。拿到書後，我先大緻瀏覽瞭一下目錄，感覺內容很豐富，涵蓋瞭電源設計的方方麵麵，從基礎理論到實際應用，都有涉及。最吸引我的是它提到瞭很多實用的技巧和經驗，這對於像我這樣初學者來說，簡直是寶藏。我特彆期待書中能有一些圖文並茂的講解，這樣更容易理解抽象的概念。而且，如果能有一些實際案例分析，那就更好瞭，能夠將理論知識與實際應用聯係起來，幫助我更好地掌握設計方法。我之前做過一些簡單的電子項目，也遇到過一些電源方麵的問題，希望這本書能給我帶來啓發，解決我的一些睏惑。總的來說，我對這本書充滿期待，相信它會成為我學習電源電路設計道路上的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度都令我印象深刻。我是一名資深的電子工程師，從事電源設計多年，自認為對電源領域已經有瞭比較深入的瞭解。然而，在閱讀這本書的過程中，我仍然學到瞭不少新的知識和技巧。書中對於一些前沿的電源技術，比如GaN和SiC在電源設計中的應用，有非常獨到的見解和詳細的分析。此外，書中關於電源保護、可靠性設計等方麵的內容，也讓我受益匪淺。很多時候，我們過於關注電源的性能和效率，而忽略瞭其在異常情況下的魯棒性和安全性。這本書恰恰彌補瞭這一盲點，提供瞭很多實用的指導。作者在書中分享的很多經驗，都是通過大量的實踐和試錯積纍下來的，這對於我們這些在實際工作中摸爬滾打的工程師來說，無疑是極其寶貴的財富。這本書不僅僅是一本技術手冊，更像是一位經驗豐富的老前輩在傳授“武功秘籍”，讓人迴味無窮。