電源電路設計技巧9787030374707 科學齣版社 丁誌強 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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丁誌強 著

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• 電源電路
• 開關電源
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• 丁誌強
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• 電路分析

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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030374707

商品編碼：29454235784

包裝：平裝

齣版時間：2013-07-01

圖書基本信息
圖書名稱	電源電路設計技巧
作者	丁誌強
定價	58.00元
齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030374707
齣版日期	2013-07-01
字數
頁碼
版次	1
裝幀	平裝
開本	16開
商品重量	0.4Kg

內容簡介

《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。

作者簡介

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）

目錄

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

編輯推薦

文摘

序言

電源電路設計：理論、實踐與創新 前言 電源電路是現代電子係統的基石，其設計水平直接影響著設備的性能、可靠性、能效乃至成本。從智能手機到數據中心，從電動汽車到航空航天，無處不見精心設計的電源電路。它們負責將來自電網或電池的原始電能，轉化為設備所需的高純度、穩定且高效的直流或交流電。隨著電子技術的飛速發展，對電源的要求也日益嚴苛：更小的體積、更高的功率密度、更寬的工作溫度範圍、更優異的電磁兼容性以及更強的環境保護意識，都對電源設計提齣瞭新的挑戰。 本書旨在深入探討電源電路設計的核心理論，剖析實際應用中的關鍵技術，並展望未來的發展趨勢。我們不局限於某一特定類型的電源，而是力求涵蓋直流-直流（DC-DC）轉換器、交流-直流（AC-DC）整流器、隔離式電源以及各種特殊應用電源等主流技術。通過理論講解、案例分析和設計技巧的梳理，幫助讀者建立紮實的電源設計基礎，掌握解決實際工程問題的能力，並激發創新靈感。 第一章：電源電路基礎理論 任何精妙的設計都離不開堅實的理論支撐。本章將從最基礎的概念入手，為讀者構建完整的電源電路理論框架。 功率變換的基本原理： 詳細闡述儲能元件（電感、電容）在能量存儲和釋放過程中的作用，以及開關元件（MOSFET、IGBT）在高頻開關下的工作特性。我們將深入分析電能在一係列能量轉換環節中的流動，理解功率器件如何通過快速開關來調節電壓和電流。 基本拓撲結構： 重點介紹最常用、最基礎的DC-DC轉換器拓撲，包括： Buck（降壓）變換器： 講解其工作原理，電流和電壓的波形分析，以及紋波的産生與抑製。 Boost（升壓）變換器： 深入分析其升壓機製，輸齣電壓與占空比的關係，以及在不同負載下的工作模式。 Buck-Boost（升降壓）變換器： 探討其同時實現升壓和降壓的功能，以及其獨特的輸齣極性。 SEPIC、Cuk等其他拓撲： 介紹這些拓撲的結構特點、優缺點以及適用場景，例如需要隔離或輸齣電壓與輸入電壓極性相反的情況。 脈衝寬度調製（PWM）控製： 詳細講解PWM作為核心控製手段的原理，包括如何通過改變開關元件的占空比來調節輸齣電壓。我們將分析不同PWM模式（如電壓模式、電流模式）的控製精度、瞬態響應和穩定性差異。 電感與電容的選型與設計： 深入探討電感和電容作為儲能元件在電源設計中的關鍵作用。 電感： 詳細介紹電感器的結構（鐵芯材料、繞組）、參數（電感值、飽和電流、直流電阻）及其對電路性能的影響。講解如何根據工作電流、紋波要求和頻率選擇閤適的電感，以及如何進行電感器的設計以優化體積和性能。 電容： 深入分析電容器的類型（陶瓷電容、電解電容、薄膜電容等），及其關鍵參數（容值、耐壓、ESR、ESL）。講解如何根據紋波抑製、瞬態響應和濾波要求選擇閤適的輸齣和輸入電容，以及如何利用多顆電容並聯來滿足高頻特性和低ESR的要求。 反饋控製理論： 講解閉環控製的基本概念，包括誤差放大器、補償網絡和PWM調製器。我們將分析PID控製器的基本原理，以及如何設計補償網絡來確保電源的穩定性和良好的動態響應。 第二章：關鍵器件的選型與應用 電源電路的性能很大程度上取決於所選用的關鍵器件。本章將聚焦於這些核心元件，提供深入的選型指南和應用技巧。 功率開關器件： MOSFET： 詳細介紹MOSFET的結構、工作原理、關鍵參數（耐壓、導通電阻、開關損耗、柵極電荷）及其選擇依據。我們將分析不同封裝（如TO-247、SO-8、PQFN）的散熱性能和寄生參數的影響，並探討低壓MOSFET和高壓MOSFET在不同應用中的特點。 IGBT： 介紹IGBT的結構、工作原理、參數和應用場景，特彆是在高電壓、大電流的應用中。 碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）器件： 重點介紹寬禁帶半導體材料（SiC、GaN）器件的優勢，如更低的導通損耗、更快的開關速度、更高的工作溫度和更小的體積。分析其在高效、高密度電源設計中的應用潛力，以及與之匹配的驅動電路設計。 二極管： 介紹整流二極管、肖特基二極管的特性，包括正嚮壓降、反嚮恢復時間、耐壓等。分析肖特基二極管在降壓電路中降低導通損耗的優勢，以及超快恢復二極管在高頻應用中的重要性。 功率電感與變壓器： 詳細講解電感和變壓器的設計要點，包括磁芯材料的選擇（鐵氧體、坡莫閤金、非晶閤金等）以滿足不同頻率和磁通密度需求。分析高頻變壓器的漏感、分布電容和繞組損耗對效率的影響，以及如何通過繞組設計（如多股綫、多層繞組）來優化性能。 驅動電路： 深入探討功率開關器件的柵極驅動電路設計，包括驅動電流、電壓、上升和下降時間控製，以及如何抑製振蕩和提高抗乾擾能力。 穩壓IC與控製器： 介紹綫性穩壓器和開關穩壓器控製IC的特點和應用。重點講解PWM控製器（如TL494、UC384X係列）、多相控製器、同步整流控製器以及數字控製器（如DSP、MCU）在現代電源設計中的應用。 第三章：電源電路設計中的關鍵技術與挑戰 在實際電源設計中，往往會遇到各種復雜的問題，需要掌握一係列先進的技術來應對。 效率優化： 降低導通損耗： 通過選擇低RDS(on)的MOSFET、低正嚮壓降的二極管，以及優化PCB布局以減小導綫電阻。 降低開關損耗： 通過選擇開關速度快的器件、優化柵極驅動、采用軟開關技術（如ZVS、ZCS）以及閤適的PWM策略。 降低磁性元件損耗： 通過選擇低損耗的磁芯材料、優化繞組設計、減小磁通密度。 同步整流技術： 講解同步整流技術如何利用MOSFET代替二極管來顯著降低導通損耗，提高效率，尤其是在低輸齣電壓、大電流的應用中。 電磁兼容性（EMC）設計： 傳導發射抑製： 講解如何通過濾波電路（LC濾波器、EMI濾波器）和PCB布局來抑製傳導到電源綫上的噪聲。 輻射發射抑製： 詳細分析高頻開關信號、PCB走綫和磁性元件産生的電磁輻射源，並提齣有效的屏蔽、濾波和布局技巧。 抗乾擾性設計： 講解如何提高電源電路對外部電磁乾擾的抵抗能力，如差模和共模乾擾的抑製。 瞬態響應與穩定性： 瞬態響應： 分析負載變化、輸入電壓變化時輸齣電壓的波動，並提齣通過優化補償網絡、增加儲能元件（如輸齣電容）、采用快速響應的控製策略來改善瞬態響應。 穩定性分析： 深入探討Bode圖、Nyquist圖等方法在分析電源迴路穩定性中的應用，以及如何通過調整補償網絡來確保係統在各種工作條件下都能穩定運行。 熱管理： 散熱設計： 詳細講解如何通過選擇閤適的封裝、PCB散熱設計（覆銅、過孔、散熱片）、自然對流和強製風冷等方式來有效散熱。 溫度監測與保護： 介紹溫度傳感器的應用以及過溫保護電路的設計。 功率密度提升： 集成化設計： 探討如何通過集成化技術（如高度集成的DC-DC模塊、三閤一電源）來減小體積。 高頻化設計： 分析提高開關頻率對減小電感、電容體積的優勢，以及在此過程中遇到的挑戰（如開關損耗增加、EMI問題）。 可靠性設計： 器件降額設計： 講解如何根據器件的額定參數，在其工作實際參數上留有足夠的裕量，以提高器件的可靠性。 保護電路設計： 詳細介紹過壓保護（OVP）、過流保護（OCP）、短路保護（SCP）、欠壓保護（UVP）等保護電路的設計，以防止電源及其連接的負載受到損壞。 第四章：先進電源技術與未來趨勢 隨著科技的進步，電源技術也在不斷演進，以滿足日益增長的需求。 數字電源控製： 介紹數字電源控製器的優勢，如更靈活的控製算法、更高的精度、更好的可配置性和遠程監控能力。分析數字電源在智能電網、數據中心和通信設備中的應用。 GaN和SiC在電源中的應用： 再次強調寬禁帶半導體在下一代電源技術中的重要性，包括在服務器電源、電動汽車充電樁、光伏逆變器等領域的突破性應用。 無綫充電技術： 探討無綫充電的原理、不同標準（如Qi）和關鍵技術挑戰，以及其在消費電子和電動汽車領域的應用前景。 能量采集技術： 介紹各種能量采集技術（如光能、熱能、射頻能、振動能）及其在低功耗傳感器和物聯網設備中的應用。 智能化與物聯網（IoT）電源： 探討電源如何與物聯網結閤，實現智能監控、遠程診斷、自適應調節等功能，從而提升能源利用效率和設備智能化水平。 低碳與環保設計： 強調電源設計在節能減排方麵的責任，包括提高能源轉換效率、使用環保材料、優化産品生命周期等。 結論 電源電路設計是一個集理論、實踐與創新於一體的復雜工程領域。本書通過對基礎理論的深入講解，關鍵器件的細緻分析，實際設計中挑戰的剖析，以及對未來技術趨勢的展望，旨在為廣大工程師、學生以及對電源技術感興趣的讀者提供一本全麵、實用的參考書。掌握本書內容，將有助於您在瞬息萬變的電子技術浪潮中，設計齣更高效、更可靠、更具創新性的電源解決方案。每一次成功的電源設計，都是對能量精妙掌控的體現，也是推動現代科技進步的重要力量。 緻謝 （此處可留空，或添加對研究、閤作者等的感謝）

評分☆☆☆☆☆

讀這本書的時候，我最大的感受就是它的“乾貨”非常多，而且條理清晰，邏輯性極強。作者並沒有迴避復雜的問題，而是將那些看似晦澀難懂的技術原理，用一種非常係統化的方式分解開來，並且配以大量的圖錶和示意圖，讓讀者能夠更容易地理解。我特彆欣賞書中在講解功率器件選擇、EMI抑製、熱管理等關鍵環節時，給齣的具體建議和經驗之談。這些都是在課堂上很難學到的寶貴財富，對於提升我的設計能力起到瞭決定性的作用。

評分☆☆☆☆☆

作為一名正在學習電源設計的學生，我一直覺得自己在實際操作方麵存在一些不足，理論知識學瞭不少，但真正動手設計的時候總是會遇到各種各樣的問題。這本書就像一位經驗豐富的工程師，在我學習的道路上給予瞭及時的指引。書中提供的案例分析非常貼近實際工程應用，讓我能夠更好地理解理論知識如何在實踐中落地。我尤其是對書中講解的PCB布局技巧和EMC設計方法印象深刻，這些細節的把控對於保證電源電路的穩定性和可靠性至關重要。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書的時候，我最先被它內容的高度實用性所吸引。這本書的切入點非常獨特，不是從理論的宏大敘事齣發，而是直接聚焦在電源電路設計中那些最核心、最容易遇到瓶頸的技術難題。例如，書中對各種開關電源拓撲結構的詳細分析，以及在實際應用中如何根據具體需求進行選型和優化，都提供瞭非常具體且可操作的指導。我嘗試著書中講解的某種降壓型開關電源設計方法，在實操過程中確實看到瞭顯著的效果，這比單純的學習理論知識要來得更直觀和有效。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計相當不錯，紙張的質感很好，拿在手裏有分量，而且印刷清晰，字體大小適中，閱讀起來非常舒適。封麵上“電源電路設計技巧”幾個大字醒目有力，副標題和作者信息也一應俱全，整體給人一種專業、嚴謹的感覺。我尤其喜歡它采用的硬殼裝訂方式，這樣能夠更好地保護書頁，也方便我隨時翻閱查找資料。

評分☆☆☆☆☆

這本書的視角非常廣闊，它不僅關注瞭傳統的直流電源設計，還深入探討瞭新興的AC/DC、DC/DC轉換器等方麵的最新技術進展。在閱讀過程中，我驚喜地發現書中提到瞭許多我之前不太熟悉的拓撲結構和控製策略，這極大地拓寬瞭我的知識視野。例如，書中對一些高效率、低功耗的設計理念進行瞭深入的闡述，這對於我目前正在進行的一個低功耗嵌入式係統項目來說，非常有參考價值。