Saber电路仿真及开关电源设计 电子工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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柯福波 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121309496

商品编码：29678488474

包装：平装-胶订

出版时间：2017-02-01

基本信息

书名：Saber电路仿真及开关电源设计

定价：58.00元

作者：柯福波

出版社：电子工业出版社

出版日期：2017-02-01

ISBN：9787121309496

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

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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本书以Saber开关电源为基础，以具体工程电路为范例，详尽讲解了Saber常用工具和高级仿真工具的应用。内容包括Saber元件库建模、Saber仿真实例、Saber MAST语言建模，以及开关电源的设计与布线。本书可作为开关电源设计相关专业的教学用书，也可以作为电类本、专科学生作为全面掌握Saber开关电源与仿真知识的参考书。

目录

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目 录
第 章 开关电源导论1
1.1 简 介1
1.2 开关电源原理4
1.2.1 DC/DC变换4
1.2.2 AC/DC变换5
1.3 开关电源设计指标8
1.3.1 描述输入电压影响输出电压的几个指标形式8
1.3.2 负载对输出电压影响的几种指标形式9
1.3.3 纹波电压的几个指标形式9
1.3.4 冲击电流9
1.3.5 过流保护9
1.3.6 过压保护10
1.3.7 输出压保护10
1.3.8 过热保护10
1.3.9 温度漂移和温度系数10
1.3.10 漂移10
1.3.11 响应时间10
1.3.12 失真10
1.3.13 噪声11
1.3.14 输入噪声11
1.3.15 浪涌11
1.3.16 静电噪声11
1.3.17 稳定度11
1.3.18 电气安全要求（GB 4943—90）11
1.4 开关电源的干扰及其抑制12
1.4.1 开关电源干扰的产生12
1.4.2 开关电源干扰耦合途径14
1.4.3 抑制干扰的一些措施15
1.5 开关电源的发展17
第 章 Saber仿真工具介绍19
2.1 DC Operating Point Analysis（直流工作点分析）19
2.2 Small-Signal AC Analysis（交流小信号分析）21
2.3 Time-Domain Analysis（瞬态分析）23
2.4 DC Transfer Analysis（直流扫描分析）25
2.5 Monte Carlo Analysis（蒙特卡罗分析）26
2.6 Pole-Zero Analysis（零极点分析）28
2.7 参数扫描分析29
2.8 Fourier Transform （傅立叶分析）30
2.9 Saber电力电子元件库翻译33
第 章 开关电源设计40
3.1 变压器设计40
3.1.1 变压器的工作原理40
3.1.2 变压器的等效模型42
3.1.3 高频变压器设计原则43
3.2 RCD吸收回路46
3.3 输出滤波电解器设计50
3.4 开关电压设计实例52
第 章 开关电源环路设计55
4.1 绪 论55
4.2 自动控制理论基础56
4.3 BUCK电路小信号分析57
4.4 反激电源的数学模型64
第 章 磁性材料及其建模仿真69
5.1 磁的基本概念69
5.2 电磁理论及磁性材料72
5.2.1 电磁定律72
5.2.2 磁性材料74
5.3 磁性器件电气参数计算76
第 章 电力电源开关器件85
6.1 MOS管简介85
6.2 MOS管特性曲线87
6.3 MOS管重点参数89
6.4 MOS管的通断过程93
6.5 MOS管的小信号模型95
6.6 功率MOS管的开关损耗96
第 章 电力电子器件建模与 MAST应用实例99
7.1 计算机仿真概述99
7.2 计算机仿真方法101
7.3 基本器件模型102
7.4 MAST语言建模与仿真110
第 章 BUCK电路仿真实例分析130
8.1 BUCK电路结构130
8.2 BUCK电路工作原理基本关系式130
8.3 电感电流在连续模式下工作原理和关系式137
8.4 电感电流断续模式下电路原理和关系式139
8.5 BUCK电路Saber仿真140
第 章 BOOST电路仿真建模144
9.1 BOOST电路结构144
9.2 工作原理与基本关系式144
9.3 BOOST电路仿真148
第 章 反激式开关电源仿真156
10.1 反激式开关电源概况156
10.2 反激开关电源的工作原理157
10.3 反激开关电源Saber仿真161
第 章 正激开关电源仿真172
11.1 正激开关电源简介172
11.2 正激开关电源结构172
11.3 正激开关电源工作原理173
11.4 正激开关电源Saber仿真176
第 章 半桥开关电源仿真184
12.1 半桥电源概述184
12.2 半桥变换器电路结构及作用184
12.3 半桥电源的工作原理及相关参数关系式185
12.4 半桥开关电源Saber仿真189
第 章 开关电源PCB设计技术195
13.1 PCB技术195
13.1.1 PCB的功能与特点195
13.1.2 PCB的分类197
13.1.3 PCB的基本组成元素198
13.2 PCB设计200
13.2.1 PCB设计流程200
13.2.2 PCB布局设计201
13.2.3 飞线与PCB布局204
13.2.4 PCB布线设计205
13.3 开关电源PCB设计指导211
13.3.1 PCB设计指导211
13.3.2 PCB工艺设计219
13.3.3 开关电源整体设计原则226
13.3.4 安规作业229
第 章 开关电源PCB设计实例232
14.1 降压式开关电源设计实例232
14.1.1 电路原理图232
14.1.2 工作原理232
14.1.3 变压器绕制方式235
14.1.4 PCB设计236
14.2 升压式开关电源设计实例237
14.2.1 电路原理图237
14.2.2 工作原理239
14.2.3 PCB设计242
14.3 数控稳压电源设计实例243
14.3.1 电路工作原理244
14.3.2 PCB设计249
第 章 一天学会用PADS设计开关电源251
15.1 元件库设计251
15.2 原理图设计273
15.3 网表导入274
15.4 导入结构图确定板框275
15.5 与原理图交互布局277
15.6 手工布线278
15.7 设计验证279
15.7.1 安全间距验证279
15.7.2 连接性验证280
15.8 丝印调整及尺寸标注280
15.9 输出文件282
参考文献288

作者介绍

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林超文，EDA365论坛荣誉版主，目前负责EDA365论坛PADS和AD版块的管理与维护。兴森科技CAD事业部二部经理，有十余年高速PCB设计与EDA软件培训经验；长期专注于军用和民用产品的PCB设计及培训工作，具备丰富的PCB设计实践和工程经验，擅长航空电子类、医疗工控类、数码电子类产品的设计，曾在北京、上海、深圳等地主讲多场关于高速高密度PCB设计方法和印制板设计技术的公益培训和讲座。

文摘

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序言

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《现代电子设计精要：电路原理、仿真技术与高效电源方案》 内容简介： 在瞬息万变的电子技术浪潮中，精准的电路设计与高效的电源管理是所有电子产品成功的基石。本书旨在为广大电子工程师、嵌入式系统开发者、高校学生以及电子技术爱好者提供一套全面、深入且实用的电子设计指南。我们聚焦于电子电路设计最核心的环节——电路原理的深刻理解、仿真工具的精湛运用，以及在日益严苛的能源效率要求下，如何设计出稳定可靠且高效的开关电源。 本书并非堆砌繁杂的理论公式，而是以清晰的逻辑、丰富的实例和前瞻性的视角，引导读者逐步掌握现代电子设计所需的核心技能。我们相信，唯有理解“为何”，方能精通“如何”。因此，在电路原理部分，我们将从最基本的元器件特性出发，逐步深入到复杂的模拟与数字电路模块，揭示它们在实际电路中扮演的角色及其工作机理。 第一部分：经典与现代电路原理的深度解析 本部分是本书的基石，旨在建立读者对电子电路原理的坚实认知。我们不会止步于教科书式的定义，而是会结合大量的实际应用场景，深入剖析各类电路的工作原理。 基础单元电路的精细解读： 从电阻、电容、电感的特性出发，探讨它们在不同电路拓扑中的动态行为。特别会深入讲解二极管的PN结特性、齐纳效应在稳压电路中的应用，以及晶体管（BJT和MOSFET）作为开关和放大器的关键参数与工作区域分析。我们将重点关注不同类型晶体管在不同应用场景下的选择依据和优化方法。 模拟电路的艺术与科学： 深入剖析运算放大器（Op-Amp）的理想模型与实际特性，并详细讲解其在加法器、减法器、积分器、微分器、滤波器等经典应用中的原理和设计要点。我们将探讨多级放大电路的增益与带宽协调，以及滤波器（低通、高通、带通、带阻）在信号处理中的核心作用，并介绍巴特沃斯、切比雪夫等不同类型滤波器的设计思想。此外，振荡器电路作为产生周期性信号的关键，我们将详细分析RC振荡器、LC振荡器以及晶体振荡器的原理，并探讨其频率稳定性与相位噪声等关键指标。 数字电路的逻辑与实现： 从布尔代数和逻辑门（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR）的基础出发，引导读者理解组合逻辑电路（编码器、译码器、多路选择器、数据分配器）和时序逻辑电路（触发器、寄存器、计数器、移位寄存器）的设计思路。我们将重点介绍同步与异步时序电路的区别，以及状态机的设计方法，并分析它们在数据处理、控制逻辑和序列生成中的应用。 信号转换与处理： 深入讲解模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的工作原理、关键参数（分辨率、采样率、线性度）及其在数字信号采集与输出中的重要性。我们将介绍SAR、Delta-Sigma等不同类型的ADC结构，并分析DAC的R-2R网络、权电流等实现方式。 第二部分：电路仿真技术的实践与精通 理解原理是基础，而精准的仿真则是验证设计、优化参数、规避风险的利器。本部分将引领读者掌握主流的电路仿真工具，将其化为手中强大的设计利剑。 仿真软件的选择与基本操作： 介绍当前业界广泛使用的电路仿真软件，如LTspice、PSpice、Multisim等。从软件的安装、界面布局到基础元件的放置、导线连接，再到仿真命令（瞬态分析、交流分析、直流扫描、噪声分析）的设置，进行系统性的讲解。 高级仿真技巧与模型应用： 教授读者如何有效地利用仿真软件进行参数扫描（Parametric Sweep）、直流工作点分析（Operating Point）、噪声分析（Noise Analysis）、瞬态响应分析（Transient Analysis）、频率响应分析（AC Analysis）等。我们将详细介绍如何导入、创建和使用SPICE模型，包括标准模型、厂家提供的器件模型以及如何对模型参数进行调整以匹配实际器件。 典型电路的仿真实践： 结合第一部分介绍的电路原理，通过大量实例展示如何在仿真软件中搭建并验证各类电路。例如，放大器电路的增益、带宽、失真仿真；滤波器电路的频率响应曲线绘制与分析；振荡器电路的频率、幅度、波形仿真；以及逻辑电路的时序仿真。 电源设计仿真入门： 引入开关电源仿真的基本概念，展示如何对简单的DC-DC转换器（如Buck、Boost）进行初步的仿真分析，包括稳态输出电压、纹波、效率等关键指标的测量。 第三部分：高效开关电源的设计与优化 在能源效率和可靠性要求日益提高的今天，开关电源以其高效率、体积小、重量轻等优势，在各个领域扮演着越来越重要的角色。本部分将深入探讨开关电源的设计精髓。 开关电源基本原理与拓扑： 详细介绍开关电源的基本工作原理，包括PWM（脉冲宽度调制）、PFM（脉冲频率调制）控制方式。深入剖析常见的DC-DC转换器拓扑，如Buck（降压）、Boost（升压）、Buck-Boost（升降压）、SEPIC、Cuk等。重点分析各拓扑的电压转换比、效率、输入输出电流特性以及适用场景。 功率器件的选择与驱动： 讲解功率MOSFET和IGBT等功率开关器件的关键参数（耐压、电流能力、导通电阻、开关损耗、门极电荷）及其选择依据。深入探讨功率器件的驱动电路设计，包括如何解决驱动不足、过驱动、共源共栅驱动等问题，并分析驱动信号的上升下降时间对开关损耗的影响。 电感与电容的选择与计算： 详细讲解电感器在储能和滤波中的作用，包括电感量计算、饱和电流、直流电阻（DCR）、磁芯材料的选择。深入分析电容器的ESR（等效串联电阻）、ESL（等效串联电感）等参数对电源性能的影响，以及如何根据应用场景选择陶瓷电容、电解电容、薄膜电容等。 控制环路设计与稳定性分析： 介绍电压模式控制、电流模式控制等主流控制方式。深入讲解PID（比例-积分-微分）控制器的原理及其在电源闭环控制中的应用。重点分析控制环路的频率响应，以及如何通过伯德图（Bode Plot）等工具来分析和确保电源系统的稳定性，避免振荡。 开关电源的保护与可靠性设计： 涵盖过压保护（OVP）、欠压保护（UVP）、过流保护（OCP）、过温保护（OTP）等常用保护电路的设计。讨论EMI（电磁干扰）的产生与抑制，包括布局布线技巧、滤波器的设计等。强调电源的可靠性设计，包括热管理、元器件降额使用、PCB布局等。 实例分析与优化： 提供不同功率等级、不同应用场景的开关电源设计案例，例如，消费电子类产品的低功耗电源、工业控制类设备的高精度电源、LED驱动电源等。通过这些案例，展示从原理到设计、从仿真到实测的完整流程，并探讨针对性的优化策略，如提高效率、降低纹波、改善瞬态响应等。 本书特色： 理论与实践深度结合： 每一项原理讲解后，都紧随仿真实例和实际应用分析，确保读者能够将理论知识转化为解决实际问题的能力。 循序渐进的教学模式： 从基础概念到高级技术，结构清晰，逻辑严谨，适合不同水平的读者。 强调工程思维： 不仅关注“怎么做”，更强调“为什么这么做”，培养读者独立分析问题和解决问题的工程思维。 聚焦核心技能： 围绕电路设计、仿真和电源管理三大核心领域，提供最实用、最有价值的内容。 丰富的图示与表格： 大量采用原理图、波形图、PCB布局图以及数据表格，直观生动，便于理解。 无论您是希望系统性地学习电子设计，还是在实际项目中遇到瓶颈，本书都将是您不可或缺的得力助手，助您在电子设计的道路上不断前行，创造出更卓越的电子产品。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书时，我体验到一种非常难得的“深入浅出”的教学风格。它的大部分内容都建立在坚实的物理和数学基础之上，但作者总能找到最简洁、最直观的方式来解释复杂的概念。比如，在讨论电源的动态响应时，它引入了“相位裕度和增益裕度”的概念，并且通过一个非常易于理解的波特图例子，展示了如何通过调整补偿网络来保证系统在各种负载扰动下都能快速稳定下来。我曾花了好几天时间理解控制理论在开关电源中的应用，但总是不得要领。这本书的讲解，让我豁然开朗，理解了为什么需要负反馈，以及如何科学地去“驯服”那些高速开关器件产生的非线性效应。它不仅仅是告诉你开关电源怎么工作，更是在传授一种严谨的、面向可靠性的工程思维方式。

评分☆☆☆☆☆

这本关于电源设计的书，从理论基础到实践应用，真的给我的感觉是如沐春风。我之前对开关电源的理解停留在比较表面的层次，总觉得那些MOS管、电感电容的参数计算起来让人头疼。这本书的讲解方式非常巧妙，它没有一上来就抛出复杂的公式，而是通过清晰的原理图和波形分析，把Buck、Boost这些拓扑的内在逻辑掰开揉碎了讲。比如，它对电流模式和电压模式控制的深入剖析，让我彻底明白了滞环比较器在提高瞬态响应方面的关键作用。尤其是关于环路补偿那一章，作者用非常形象的比喻解释了Type II和Type III补偿器的区别，以及如何根据负载特性来调整极点和零点，这在很多教材里都是一带而过的内容。实操层面上，它对仿真软件的使用技巧也做了详尽的说明，从元器件模型的建立到仿真脚本的编写，每一步都考虑得很周到，这对于我们这些想把理论知识快速转化为实际产品的工程师来说，简直是无价之宝。我感觉它不仅是一本工具书，更像一位经验丰富的老工程师在手把手地教你如何搭建一个稳定、高效的电源系统。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排很有逻辑性，它似乎是以一个项目周期为线索来组织的。从最初的需求分析、规格书的制定，到元器件的选择、拓扑的初步选型，再到详细的控制环路设计和最后的PCB布局规范，它提供了一个完整的闭环流程。特别是关于PCB布局的那几章，简直是救星！很多工程师（包括我自己在内）常常在硬件设计阶段忽略了布局对性能的致命影响。这本书明确指出了高频电流回流路径的优化、敏感信号线的隔离、功率器件的散热路径设计等关键点，并配有反面教材式的错误示例。这种“防坑”指南对于初学者和有经验者都是极其宝贵的，因为往往一个电源项目失败的原因，并非理论错误，而是这些看似微不足道的布局细节导致的。它让设计不再是孤立的电路图绘制，而是一个系统工程的综合体现。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我对很多技术书籍的“仿真”部分往往持保留态度，因为很多书里的仿真截图看起来非常理想化，脱离实际。然而，这本书在这方面做得极为出色。它不是简单地展示仿真结果，而是详细讲解了如何在仿真环境中“复现”实际的物理现象。比如，在讲解开关损耗的计算时，它会明确指出在SPICE模型中，需要考虑哪些寄生参数（如栅极电荷、导通电阻的温度依赖性）才能得到接近真实的值。我尝试按照书中的步骤，对一个半桥电路进行了瞬态仿真，并对比了不同驱动电路对开关Slew Rate的影响，结果发现仿真波形与我实际搭建电路板测得的数据吻合度非常高。这种对细节的把控，体现了作者深厚的实践功底。它教会我的不是如何操作软件，而是如何用软件作为工具去深入理解电路的行为，这才是仿真真正的价值所在。

评分☆☆☆☆☆

我最近在做一个需要高精度电流输出的应用，市面上很多参考书要么是泛泛而谈，要么就是只关注某个特定应用，缺乏通用性。这本书的覆盖面之广，让我眼前一亮。它对各种新型的拓扑结构，比如LLC谐振变换器和全桥移相变换器，做了非常深入的探讨。我特别欣赏作者在讨论谐振腔设计时，对Q值和工作频率之间关系的细致阐述，这直接决定了电源的效率和体积。更难得的是，它并没有仅仅停留在“如何做”的层面，而是深入到“为什么这么做”的本质。比如，在分析输入输出滤波器的设计时，它详细对比了LC滤波器、EMI滤波器以及输入端的去耦措施，并结合了EMC标准的要求来指导设计选择。我感觉作者在编写的过程中，时刻把自己放在一个解决实际工程问题的角度，而不是仅仅停留在学术理论的展示。看完这部分内容后，我对如何在高功率密度下平衡热管理和电气性能，有了一个全新的认识框架。