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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：29659408845

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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《电源电路设计：核心原理与实践指南》 内容概述： 本书旨在为读者提供一套全面而深入的电源电路设计方法论，聚焦于其核心原理、关键技术以及实际应用中的挑战与解决方案。本书不同于市面上许多仅侧重于具体器件选型或简单电路搭积木式的书籍，它从根本上剖析了电源电路工作的物理机制，强调理论与实践的紧密结合，引导读者构建扎实的理论基础，并能灵活运用这些知识解决复杂的工程问题。 第一部分：电源电路基础理论 本部分将从最基本也是最核心的概念入手，为读者构建坚实的理论基石。 电能转换的本质： 深入探讨DC-DC、AC-DC、DC-AC等不同类型电能转换的基本原理。我们将解释能量如何在不同形式之间转换，以及为何需要这些转换。这部分将不仅仅是公式的堆砌，而是通过直观的物理过程描述，帮助读者理解能量流动的路径和损耗的来源。 开关电源的基本拓扑结构： 详细介绍Buck（降压）、Boost（升压）、Buck-Boost（升降压）等基本开关电源拓扑的电路结构、工作模式和核心数学模型。我们将分析不同拓扑的优缺点，以及它们各自适用的场景。读者将理解如何在这些基本拓扑的基础上进行扩展和优化。 磁性元件的设计与选型： 详细讲解电感器和变压器的设计原理、材料选择、绕制工艺及其对电源性能的影响。我们将深入探讨磁芯的损耗机制、饱和特性以及如何根据工作频率、功率需求和电流纹波等参数进行合理的设计。读者将掌握如何根据实际需求计算和选择合适的磁性元件，并理解其在开关电源中的关键作用。 滤波理论与设计： 介绍输入输出滤波器的设计原则，包括纹波抑制、瞬态响应和电磁干扰（EMI）的控制。我们将探讨不同类型的滤波器（LC、RC、EMI滤波器）的结构、工作原理以及参数计算方法。读者将学习如何有效地降低电源输出纹波，提高电源的稳定性和可靠性。 反馈控制理论： 详细阐述误差放大器、补偿网络的设计，以及如何实现稳定可靠的电压或电流控制。我们将从经典控制理论（PID控制器）出发，逐步深入到更先进的控制策略，并结合开关电源的非线性特性，讲解如何在实际电路中实现精确的动态响应和稳定的稳态输出。 第二部分：关键技术与高级设计 在掌握了基本原理后，本部分将聚焦于电源电路设计中的关键技术和更高级的设计方法。 功率器件的特性与选型： 深入分析MOSFET、IGBT、二极管等关键功率器件的导通损耗、开关损耗、耐压、电流能力等参数，并讲解如何根据具体应用场景进行最优选型。我们将探讨不同类型的功率器件（如Si、SiC、GaN）的优劣势，以及它们在不同工作条件下的表现。 效率优化策略： 探讨提高电源效率的各种方法，包括降低导通损耗、开关损耗、磁性元件损耗以及PCB布局优化等。我们将分析软开关技术（ZVS、ZCS）的原理及其在提高效率方面的优势，并讨论同步整流等技术。 EMI/EMC设计与抑制： 详细讲解电磁干扰（EMI）的产生机理、传播路径以及抑制方法。我们将从PCB布局、屏蔽、滤波等多个层面，提供切实可行的EMI/EMC设计指南，帮助读者设计出符合相关标准的电源产品。 瞬态响应与动态性能优化： 深入分析电源的瞬态响应特性，以及如何通过优化反馈回路和选择合适的输出电容等手段，改善电源的动态性能。我们将讨论如何平衡瞬态响应速度和稳定性。 保护电路设计： 介绍过压保护（OVP）、过流保护（OCP）、过温保护（OTP）、欠压锁定（UVLO）等各种保护机制的设计原理和实现方法。读者将学习如何设计一套完整的保护电路，确保电源和连接负载的安全。 多相交错技术与均流技术： 探讨如何通过多相交错技术降低输入输出电流纹波，提高功率密度，以及在并联工作时如何实现电流的有效均分。 第三部分：实用设计案例与工程挑战 本部分将通过具体的工程案例，将前两部分所学的理论知识和技术方法落地，并讨论实际工程中常见的挑战。 高效率AC-DC转换器设计： 以实际的AC-DC电源设计为例，详细讲解从规格定义、拓扑选择、器件选型到PCB布局和测试验证的整个流程。重点分析如何实现高功率因数（PFC）和高效率。 高性能DC-DC电源设计： 选取实际的DC-DC电源应用场景（如服务器电源、LED驱动电源），深入分析其设计中的关键问题和解决方案。 电源可靠性与测试： 讨论影响电源可靠性的因素，如热设计、元器件寿命、工艺质量等，并介绍各种电源测试方法，包括性能测试、可靠性测试和安规测试。 PCB布局与散热设计： 强调PCB布局在降低EMI、优化散热和提高性能方面的重要性。我们将提供详细的PCB布局指南，并讨论有效的散热设计技术，如散热片选型、风扇选择和热仿真。 数字化电源控制： 介绍数字电源控制的基本原理、优势以及在现代电源设计中的应用，包括数字PWM控制、数字环路补偿和通信接口。 功率密度提升策略： 探讨如何通过集成化设计、新型功率器件和先进的拓扑结构，实现更高功率密度，使电源体积更小、重量更轻。 本书的特点： 理论深度与工程实践并重： 本书的编写遵循“从原理到实践”的逻辑，力求在理论讲解清晰透彻的基础上，提供丰富的工程实践指导。 系统性与全面性： 覆盖了电源电路设计的各个关键环节，从基础理论到高级技术，再到实际案例，形成一个完整的知识体系。 强调解决问题能力： 通过对实际工程挑战的分析和解决方案的探讨，培养读者独立解决复杂电源设计问题的能力。 丰富的图示与公式推导： 配以大量的电路图、波形图和原理图，以及必要的公式推导，使抽象的理论概念更易于理解。 适合不同层次的读者： 无论您是初学者还是有一定经验的工程师，都能从本书中获得有价值的知识和启发。 本书不仅是一本技术手册，更是一本思想的启迪者，旨在帮助读者在瞬息万变的电子技术领域，构建稳固的电源设计根基，掌握应对未来挑战的必备技能。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书在讨论复杂电源拓扑的稳定性分析时，运用了一种非常直观的类比方法，这使得原本枯燥的环路分析变得生动起来。它将控制环路比作一个高精度自动驾驶系统，将不同的补偿点比作对不同路况的反应策略。通过这种非电子工程背景的类比，即便是对PID控制理论不是特别精通的读者，也能快速把握核心的稳定性判据。更重要的是，它没有止步于理论，而是紧密结合了主流的PWM控制器芯片手册，直接指出在具体芯片的内部结构中，哪些引脚对应着环路分析中的哪个环节。这大大缩短了从理论到实际操作的转化时间，让读者可以立即将书中的知识应用到手头的项目中去。这本书的价值不在于它包含了多少电路图，而在于它教会了读者如何‘看透’电路图背后的物理规律和设计意图，这种思维能力的培养，才是最宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和排版也值得一提，这可能听起来有点吹毛求疵，但对于一本技术工具书而言，阅读的流畅度至关重要。图表的清晰度非常高，关键的波形图和PCB走线示意图都做了放大处理，即便是那些复杂的交叉耦合分析图，也能一眼看出核心的信号流向。我尤其喜欢它在每一个设计案例后附带的“常见陷阱与规避”部分，这简直是作者多年血泪教训的浓缩精华。比如，它详细分析了某些特定封装的MOSFET在高速开关时可能出现的“米勒平台振荡”现象，并给出了在驱动器侧和栅极位置的精确处理建议。我以前总是遇到这种莫名的次级振荡却找不到根源，现在终于明白了，原来是布局上一个微小的引脚电感导致的。这种对实际工程问题的深度剖析，远超出了教科书的范畴，更像是一位经验丰富的导师在手把手地带你走过那些设计中的“雷区”。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是让人大开眼界，尤其是对那些和我一样，总是在调试电源模块时感到束手无策的工程师来说，简直就是及时雨。我记得上次为一个高精度ADC设计电源，怎么都压不低纹波，搞得我焦头烂额。翻开这本书，作者对那些看似微不足道的细节，比如PCB布局中的地线处理、元器件的选型标准，竟然都有非常详尽的论述和实例分析。我印象特别深的是关于开关电源的瞬态响应优化那一章，它没有停留在枯燥的公式推导上，而是深入到如何通过调整补偿网络的不同参数来‘手感’式地改善系统稳定性的技巧。书里提到了一种基于示波器探头阻抗匹配的瞬态测试方法，这个小技巧直接解决了困扰我好几个月的问题，让我的设计第一次达到了预期的性能指标。坦白说，市面上很多电源设计书籍都过于偏重理论的罗列，或者只关注最新、最酷的技术点，导致实战性不强，但这本书的立足点非常脚踏实地，它关注的是“如何把设计做成可以交付的产品”，这种务实精神贯穿始终，让每一页的阅读都充满了“原来如此”的顿悟感。

评分☆☆☆☆☆

与其他侧重于“介绍”新技术的书籍不同，这本《电源电路设计技巧》给我的感觉更像是一本“精进”手册，它假设读者已经具备了基础的电子知识，然后直接切入到那些决定设计成败的关键点上。书中对于功率器件的热管理和可靠性预测部分，尤其让我印象深刻。它不仅讨论了如何计算热阻，更深入到如何通过优化散热路径（例如，利用铜箔的导热能力、选择合适的散热垫片）来延长器件的平均无故障时间。有一个章节专门讨论了“瞬态过流保护”的设计，书中提供的基于电流采样和比较器的延迟模型，比标准的数据手册推荐方法更为精细和可靠，这对于需要处理高动态负载的应用场景至关重要。总而言之，这本书的每一个章节都像是在解决一个真实的、具体的工程痛点，语言精炼，信息密度极高，读完后有一种强烈的充实感，仿佛自己的“工具箱”瞬间升级了好几个档次。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在模拟和数字电路交叉领域摸爬滚打多年的老兵，我对各种技术手册和参考指南都有过涉猎，但这本书在讲解思路上的独到之处，让我不得不佩服作者的功力。它不仅仅是在教你如何‘搭’一个电路，更重要的是在教你如何‘思考’一个电路的‘行为’。举个例子，书中对EMI/EMC的章节处理方式非常精彩，它没有简单地罗列标准和滤波器的种类，而是从电磁场的耦合机制入手，分析了哪些是主要的辐射源，哪些是主要的耦合路径，然后针对性地给出了‘一招鲜’的应对策略。这种由宏观到微观，再回归到工程实践的叙事结构，极大地提升了阅读体验。我特别欣赏作者那种毫不藏私的态度，很多看似是行业内约定俗成的经验和‘潜规则’，都被清晰地白纸黑字地写了出来，这对于初入行业的新人来说，无疑是一笔宝贵的财富。读完后，我感觉自己对电源‘噪声’的理解层次都提升了，不再是盲目地堆砌电容和磁珠，而是有方向性地去抑制和隔离。