开关电源实例电路测试分析与设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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葛中海 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121265310

商品编码：29639373295

包装：平装

出版时间：2015-08-01

基本信息

书名：开关电源实例电路测试分析与设计

定价：49.00元

作者：葛中海

出版社：电子工业出版社

出版日期：2015-08-01

ISBN：9787121265310

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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本书比较系统地介绍开关电源基础理论和应用实例，主要内容包括开关电源的基本理论（概述）、开关电源单元电路、自激式开关电源、他激式开关电源、低压DC-DC变换器、单片集成式开关电源及开关电源设计等知识。在书中，笔者提供许多开关电源实例，根据电路板反绘出原理图，结合关键节点的直流电压或交流波形，深入浅出地剖析了开关电源的工作原理，希望给读者以和启示。
本书面向实际需要，理论联系实际，通过大量具体的测试实验，通俗易懂地介绍开关电源的基础知识和特殊应用设计。

目录

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章概论
11稳压电源的比较
111线性电源的结构与特点
112开关电源的结构与特点
12开关电源的基本构成
121开关电源的基本构成
122开关电源的稳定度
13开关电源的分类
131按开关管的激励脉冲方式分类
132按转换器的电路结构方式分类
133按开关管的脉冲调制方式分类
第2章开关电源的单元电路
21开关电源的基本单元电路
211开关电源的输入电路
212开关电源的功率转换电路
213开关电源的输出电路
214开关电源的保护电路
22开关电源的特殊单元电路
221消磁电路
222功率因数校正（PFC）电路
第3章自激式开关电源的原理与应用
31自激式开关电源的工作原理
311概述
312自激式开关电源的工作原理
313自激式开关电源简易电路
32自激式开关电源的应用
321三星USB手机充电器型i899（仿品）
322诺基亚USB手机充电器AC-8C
323惠普HP1018打印机开关电源
324兄弟牌MFC7420多功能一体机开关电源
325爱普生B161B打印机开关电源
326爱普生LQ—300K打印机开关电源
33自激式开关电源有关问题的探讨
第4章他激式开关电源的原理与应用
41他激式开关电源的类型与工作原理
411概述
412反激式开关电源的工作原理
42反激式开关电源的应用
421手机充电器
422LED广告牌开关电源
423电流模式控制器NCP1200
424佳能打印机开关电源
425戴尔笔记本电脑适配器
426惠普笔记本电脑电源适配器
43半桥式开关电源
431脉宽调制型控制器TL494
432半桥式开关电源
44反激式开关电源有关问题的探讨
第5章非隔离型DC-DC转换器
51Buck转换器
511Buck转换器基础
512Buck转换器的应用
52Boost转换器
521Boost转换器基础
522Boost转换器的应用
第6章单片集成式开关电源
61单片集成式开关电源的概述
611单片集成式开关电源的主要类型
612单片集成式开关电源的工作原理
62单片集成式开关电源的应用
621三星手机充电器（TAD037CBC）开关电源
622机床稳压电源
第7章开关电源电路设计
71自激式开关电源的设计
711自激式开关电源
712技术指标
713占空比与工作频率的选定
714直流输入电压UI的确定
715一次绕组峰值电流、匝数比及一次绕组电感量的确定
716磁心的选用及匝数N1、N2和N3的确定
717变压器的设计
718极限工作参数
719开关管的电压与电流
7110输出二极管的选用
7111输出电容的选用
7112控制电路的选用
72反激式开关电源的设计
721反激式开关电源的电路结构
722技术指标
723占空比、频率f和输出直流电压的确定
724一次绕组峰值电流、匝数比及一次绕组电感量的确定
725绕组匝数的确定及有关参数的验证
726功率MOSFET的选用
73正激式开关电源的设计
731技术指标
732工作频率的确定
733大导通时间的确定
734变压器二次绕组输出电压和匝数比的计算
735变压器二次绕组输出电压的计算
736变压器二次绕组输出电压的计算
737恢复电路设计
738MOSFET的选用
739恢复二极管的选用
7310输出二极管的选用
7311变压器参数的计算
7312输出扼流圈的计算
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《电源系统能量传输与效率优化》 内容简介： 本书深入探讨了现代电子设备中至关重要的能量传输机制及其效率优化策略，旨在为工程师、技术研究者以及对高级电源技术感兴趣的读者提供一个全面而详实的参考。不同于侧重于特定类型电源（如开关电源）具体电路实现的著作，本书聚焦于能量在不同电源拓扑和应用场景下的基本规律、能量损耗的根源分析，以及如何从系统层面和元件选择上实现最高效的能量利用。 核心内容概述： 第一部分：能量传输的基本原理与模型 本部分将从电磁场理论和电路理论的交叉点出发，系统阐述能量在电能转换过程中是如何传输的。我们将详细解析不同能量存储元件（如电感、电容）的能量特性，以及它们在能量传输路径中的作用。 磁场与能量存储： 深入分析电感器在能量存储和释放过程中的物理机制，探讨磁芯材料的特性（如饱和磁通密度、磁导率、损耗特性）如何影响能量存储密度和效率。我们将介绍各种电感器结构（如环形、E型、PQ型）的优缺点，以及在不同应用场景下的选型考量。 电场与能量存储： 详细阐述电容器在能量存储中的作用，特别是大容量电解电容、陶瓷电容以及新型固态电容的特性。我们将讨论电容的等效串联电阻（ESR）、等效串联电感（ESL）对能量传输效率的影响，以及如何通过并联和合理布局来降低这些损耗。 能量转换的基本模型： 建立能量在输入端、转换阶段、输出端以及反馈回路中的数学模型。我们将探讨理想情况下能量传输的路径，以及实际系统中存在的各种能量损耗形式，为后续的效率优化打下理论基础。 第二部分：能量损耗的根源分析与量化 本部分将对电子设备中主要的能量损耗来源进行细致的剖析，并提供相应的量化分析方法。理解损耗的根源是实现效率优化的前提。 传导损耗： 详细分析导线、PCB走线、连接器等电阻性元件造成的欧姆损耗。我们将探讨线材的截面积、材料、长度以及PCB铜箔厚度、宽度对传导损耗的影响，并介绍低损耗连接技术和布局优化策略。 开关损耗： 深入研究功率半导体器件（如MOSFET、IGBT、二极管）在开关过程中的能量损耗，包括关断损耗、开通损耗、体二极管导通损耗。我们将分析驱动电路的设计、栅极电荷（Qg）、输出电容（Coss）、反向恢复电荷（Qrr）等参数对开关损耗的影响，并介绍软开关技术（如ZVS、ZCS）的原理和应用。 导通损耗： 分析功率半导体器件在导通状态下的传导损耗，包括Rds(on)、Vf等参数的影响。我们将讨论不同器件类型的导通电阻特性，以及温度变化对其的影响。 磁性元件损耗： 详细分析变压器和电感器中的磁芯损耗（迟滞损耗、涡流损耗）和铜损（绕组电阻损耗）。我们将探讨磁芯材料的频率特性、温度特性、磁通密度限制，以及绕组的集肤效应和邻近效应，并介绍优化绕组结构（如多股线、扁平线）和磁芯材料的选择策略。 控制回路损耗： 分析电源管理单元（PWM控制器、基准电压源、误差放大器等）的静态功耗和动态功耗。我们将讨论不同控制策略（如电压模式、电流模式、滞环控制）的功耗特性，以及如何通过低功耗器件和优化设计来降低控制回路的能耗。 第三部分：系统级能量效率优化策略 本部分将从系统整体的角度出发，提出多维度、多层次的能量效率优化方案。 拓扑选择与设计： 详细介绍各种主流电源拓扑（如Buck, Boost, Buck-Boost, SEPIC, Ćuk, Flyback, Forward, Half-Bridge, Full-Bridge, LLC, Phase-Shifted Full-Bridge）的能量传输效率特性、功率密度和 EMI 表现。我们将分析不同拓扑在不同功率等级、输入输出电压范围下的适用性，并提供选择最佳拓扑的决策指南。 器件选型与匹配： 强调在系统设计中合理选择功率半导体器件、磁性元件、无源元件（电容、电阻）的重要性。我们将提供详细的器件选型依据，包括额定电压、额定电流、导通电阻、开关速度、漏感、损耗特性等，并探讨如何通过器件的并联、串联以及优化布局来降低整体损耗。 驱动与控制优化： 深入研究功率器件的驱动电路设计，以最小化栅极驱动损耗和寄生振荡。我们将分析不同栅极驱动方案的优劣，并讨论如何通过精细的控制算法（如自适应死区时间控制、斜率补偿、裕度裕度优化）来提高开关效率和稳定性。 无源元件的效率提升： 重点关注电容和电感的品质因数（Q值）及其对效率的影响。我们将介绍如何选择低ESR、低ESL的电容器，以及如何设计低损耗、高储能密度的电感器。 热管理与效率： 探讨温度对元件性能和损耗的影响，以及有效的热管理策略如何间接提升系统效率。我们将介绍散热片设计、风扇选择、热传导材料的应用，以及如何通过仿真手段预测元件温度和优化散热方案。 第四部分：高级能量效率技术与前沿发展 本部分将介绍当前和未来的前沿技术，以期为读者带来更广阔的视野。 GaN和SiC功率器件的应用： 详细介绍宽禁带半导体材料（氮化镓 GaN 和碳化硅 SiC）在功率电子领域的优势，如更高的击穿电压、更低的导通电阻、更快的开关速度，以及它们如何显著提升电源系统的效率和功率密度。 磁集成技术： 探讨将变压器、电感等磁性元件集成在一起的技术，以减小体积、提高效率并降低 EMI。 多相交错技术： 分析多相交错技术如何通过电流均分、减小纹波以及提高动态响应来优化整体效率。 有源能量回收技术： 介绍主动将系统内部损耗的能量回收再利用的技术，以实现接近理论极限的效率。 数字化与智能化电源： 探讨数字控制在电源效率优化中的作用，包括更精细的控制算法、自适应参数调整以及基于大数据分析的故障预测和效率提升。 本书的特点： 理论与实践并重： 在深入阐述理论原理的同时，提供大量实际应用案例和分析方法，帮助读者理解概念并将其应用于实际设计。 系统性视角： 强调从系统整体出发进行效率优化，而非孤立地看待某个元件或环节。 量化分析： 提供详细的量化分析方法，使读者能够准确评估不同设计方案的效率表现。 前沿技术展望： 涵盖了最新的功率半导体技术和设计理念，为读者提供前瞻性的指导。 本书的阅读对象为具备一定电子电路基础知识的工程师、研究人员、高等院校相关专业学生，以及对高性能、高效率电源系统感兴趣的爱好者。通过学习本书，读者将能够更深刻地理解能量传输的本质，掌握系统级效率优化的关键技术，从而设计出更节能、更可靠的电源产品。

评分☆☆☆☆☆

这本书的逻辑组织非常清晰流畅，它遵循了一个从宏观到微观，从理论到应用的完美过渡路径。开篇的系统概述奠定了整个电路架构的基调，随后层层递进地深入到每个功能模块，比如输入整流、DC-DC变换、输出滤波和保护电路。这种结构的好处是，即便是初次接触某一特定拓扑结构的设计者，也能借助前面对基础知识的铺垫，快速理解当前章节所讨论的优化点和难点。作者在每一章末尾设置的“设计要点回顾”环节，对我这种需要快速回顾关键信息的读者来说极其友好，它如同一个精炼的备忘录，帮助巩固了学习效果。整体阅读体验下来，感觉作者花费了大量心血在梳理复杂的知识体系上，使得原本可能显得晦涩的技术点变得条理分明、易于吸收，真正体现了“授人以渔”的教育理念。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示质量，可以说达到了令人惊叹的水准。市面上很多技术书籍，图表模糊不清，文字拥挤得让人喘不过气，但此书完全没有这些毛病。无论是示波器捕获的波形图，还是PCB布局的剖面图，都清晰锐利，标注明确，即便是复杂的电源拓扑结构，也能通过其精细的示意图被迅速理解。我尤其赞赏作者在描述故障排查流程时所采用的逻辑树结构，那不是简单的“如果A那么B”，而是引入了多维度的参数关联性分析，比如，当输出电压不稳定时，如何通过检查反馈回路的阻抗匹配和环路稳定性来定位问题。这套系统的分析方法，对我解决近期一个棘手的电源纹波问题提供了全新的思路。我感觉自己不再是被动地对照手册查找错误，而是主动地、有策略地去“诊断”电路，这种思维方式的转变，才是阅读一本优秀技术书籍最大的价值所在。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实吸引人，那种充满科技感的线条和复杂的电路图布局，一下子就让人感受到这不是一本泛泛而谈的入门读物。我尤其欣赏它在理论深度和实际操作之间的平衡感。虽然我更偏向于理论研究，但这本书并没有将技术细节锁死在纯粹的数学推导中，而是很巧妙地将抽象的概念融入到具体的应用场景里。比如，在讲解MOSFET的开关损耗时，它不仅仅给出了计算公式，还结合了不同封装和驱动方式对实际效率的影响做了深入剖析，这一点对于我这种想把理论落地的人来说至关重要。书中对磁性元件设计的那几个章节，简直是宝藏，详细到连绕线损耗和磁芯饱和曲线的非线性特性都考虑进去了，这种对细节的执着，使得它超越了一般的“如何搭建”的层面，上升到了“如何优化”的境界。阅读过程中，我能明显感觉到作者是在用一个资深工程师的视角来组织材料，而不是一个单纯的教材编撰者。这种实战经验的沉淀，让文字充满了力量感和可信度，读起来毫不拖泥带水，每页信息密度都非常高。

评分☆☆☆☆☆

与其他侧重于基础理论介绍的教材相比，这本书的“实战性”体现在其对元器件选型和EMC/EMI兼容性处理的深度上。作者显然深知，一个设计在仿真阶段完美通过，但在实际生产中却因为电磁兼容性问题而束手无策的痛苦。书中用好几个案例分析了布局中的“陷阱”，比如地线的回流路径对高频噪声的影响，以及如何通过合理的滤波网络设计来满足严格的安规标准。这些经验性的知识，是书本上很难直接学到的，往往需要通过多次失败的硬件迭代才能总结出来。尤其是它对散热管理的讨论，不仅仅是计算热阻，而是结合了不同散热材料的热容和热扩散速率，给出了具体的优化建议，这对于设计大功率密度电源模块来说，是决定成败的关键一环。这本书让我深刻认识到，好的电源设计，是艺术与工程的完美结合。

评分☆☆☆☆☆

这本书在对新兴的电源管理技术跟进方面做得相当到位，这对于一本偏向“实例”的书籍来说尤为难得。它并没有停留在传统的PWM控制理论上打转，而是花了相当篇幅去探讨了数字控制在开关电源中的应用，特别是关于如何利用DSP或高性能MCU实现更快速的瞬态响应和更精细的保护机制。我印象最深的是关于有源功率因数校正（APFC）部分的讲解，它不仅介绍了传统的Boost架构，还详细对比了交错式和单级PFC的优缺点，并给出了在不同输入电压范围下的选择建议。这种前瞻性和实用性的结合，使得这本书的生命力大大延长，即便是几年后，其中的核心设计理念依然适用。阅读这些章节时，我感觉自己不是在回顾历史，而是在规划未来项目的设计蓝图，充满了对技术前沿探索的兴奋感。