Saber電路仿真及開關電源設計 電子工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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柯福波 著

圖書標籤:

• Saber仿真
• 開關電源
• 電路設計
• 電子工程
• 模擬電路
• 電力電子
• 仿真技術
• 電子工業齣版社
• 電源設計
• 電路分析

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121309496

商品編碼：29678488474

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2017-02-01

基本信息

書名：Saber電路仿真及開關電源設計

定價：58.00元

作者：柯福波

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2017-02-01

ISBN：9787121309496

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝-膠訂

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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本書以Saber開關電源為基礎，以具體工程電路為範例，詳盡講解瞭Saber常用工具和高級仿真工具的應用。內容包括Saber元件庫建模、Saber仿真實例、Saber MAST語言建模，以及開關電源的設計與布綫。本書可作為開關電源設計相關專業的教學用書，也可以作為電類本、專科學生作為全麵掌握Saber開關電源與仿真知識的參考書。

目錄

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目 錄
第 章 開關電源導論1
1.1 簡 介1
1.2 開關電源原理4
1.2.1 DC/DC變換4
1.2.2 AC/DC變換5
1.3 開關電源設計指標8
1.3.1 描述輸入電壓影響輸齣電壓的幾個指標形式8
1.3.2 負載對輸齣電壓影響的幾種指標形式9
1.3.3 紋波電壓的幾個指標形式9
1.3.4 衝擊電流9
1.3.5 過流保護9
1.3.6 過壓保護10
1.3.7 輸齣壓保護10
1.3.8 過熱保護10
1.3.9 溫度漂移和溫度係數10
1.3.10 漂移10
1.3.11 響應時間10
1.3.12 失真10
1.3.13 噪聲11
1.3.14 輸入噪聲11
1.3.15 浪湧11
1.3.16 靜電噪聲11
1.3.17 穩定度11
1.3.18 電氣安全要求（GB 4943—90）11
1.4 開關電源的乾擾及其抑製12
1.4.1 開關電源乾擾的産生12
1.4.2 開關電源乾擾耦閤途徑14
1.4.3 抑製乾擾的一些措施15
1.5 開關電源的發展17
第 章 Saber仿真工具介紹19
2.1 DC Operating Point Analysis（直流工作點分析）19
2.2 Small-Signal AC Analysis（交流小信號分析）21
2.3 Time-Domain Analysis（瞬態分析）23
2.4 DC Transfer Analysis（直流掃描分析）25
2.5 Monte Carlo Analysis（濛特卡羅分析）26
2.6 Pole-Zero Analysis（零極點分析）28
2.7 參數掃描分析29
2.8 Fourier Transform （傅立葉分析）30
2.9 Saber電力電子元件庫翻譯33
第 章 開關電源設計40
3.1 變壓器設計40
3.1.1 變壓器的工作原理40
3.1.2 變壓器的等效模型42
3.1.3 高頻變壓器設計原則43
3.2 RCD吸收迴路46
3.3 輸齣濾波電解器設計50
3.4 開關電壓設計實例52
第 章 開關電源環路設計55
4.1 緒 論55
4.2 自動控製理論基礎56
4.3 BUCK電路小信號分析57
4.4 反激電源的數學模型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 電磁理論及磁性材料72
5.2.1 電磁定律72
5.2.2 磁性材料74
5.3 磁性器件電氣參數計算76
第 章 電力電源開關器件85
6.1 MOS管簡介85
6.2 MOS管特性麯綫87
6.3 MOS管重點參數89
6.4 MOS管的通斷過程93
6.5 MOS管的小信號模型95
6.6 功率MOS管的開關損耗96
第 章 電力電子器件建模與 MAST應用實例99
7.1 計算機仿真概述99
7.2 計算機仿真方法101
7.3 基本器件模型102
7.4 MAST語言建模與仿真110
第 章 BUCK電路仿真實例分析130
8.1 BUCK電路結構130
8.2 BUCK電路工作原理基本關係式130
8.3 電感電流在連續模式下工作原理和關係式137
8.4 電感電流斷續模式下電路原理和關係式139
8.5 BUCK電路Saber仿真140
第 章 BOOST電路仿真建模144
9.1 BOOST電路結構144
9.2 工作原理與基本關係式144
9.3 BOOST電路仿真148
第 章 反激式開關電源仿真156
10.1 反激式開關電源概況156
10.2 反激開關電源的工作原理157
10.3 反激開關電源Saber仿真161
第 章 正激開關電源仿真172
11.1 正激開關電源簡介172
11.2 正激開關電源結構172
11.3 正激開關電源工作原理173
11.4 正激開關電源Saber仿真176
第 章 半橋開關電源仿真184
12.1 半橋電源概述184
12.2 半橋變換器電路結構及作用184
12.3 半橋電源的工作原理及相關參數關係式185
12.4 半橋開關電源Saber仿真189
第 章 開關電源PCB設計技術195
13.1 PCB技術195
13.1.1 PCB的功能與特點195
13.1.2 PCB的分類197
13.1.3 PCB的基本組成元素198
13.2 PCB設計200
13.2.1 PCB設計流程200
13.2.2 PCB布局設計201
13.2.3 飛綫與PCB布局204
13.2.4 PCB布綫設計205
13.3 開關電源PCB設計指導211
13.3.1 PCB設計指導211
13.3.2 PCB工藝設計219
13.3.3 開關電源整體設計原則226
13.3.4 安規作業229
第 章 開關電源PCB設計實例232
14.1 降壓式開關電源設計實例232
14.1.1 電路原理圖232
14.1.2 工作原理232
14.1.3 變壓器繞製方式235
14.1.4 PCB設計236
14.2 升壓式開關電源設計實例237
14.2.1 電路原理圖237
14.2.2 工作原理239
14.2.3 PCB設計242
14.3 數控穩壓電源設計實例243
14.3.1 電路工作原理244
14.3.2 PCB設計249
第 章 一天學會用PADS設計開關電源251
15.1 元件庫設計251
15.2 原理圖設計273
15.3 網錶導入274
15.4 導入結構圖確定闆框275
15.5 與原理圖交互布局277
15.6 手工布綫278
15.7 設計驗證279
15.7.1 安全間距驗證279
15.7.2 連接性驗證280
15.8 絲印調整及尺寸標注280
15.9 輸齣文件282
參考文獻288

作者介紹

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林超文，EDA365論壇榮譽版主，目前負責EDA365論壇PADS和AD版塊的管理與維護。興森科技CAD事業部二部經理，有十餘年高速PCB設計與EDA軟件培訓經驗；長期專注於軍用和民用産品的PCB設計及培訓工作，具備豐富的PCB設計實踐和工程經驗，擅長航空電子類、醫療工控類、數碼電子類産品的設計，曾在北京、上海、深圳等地主講多場關於高速高密度PCB設計方法和印製闆設計技術的公益培訓和講座。

文摘

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序言

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《現代電子設計精要：電路原理、仿真技術與高效電源方案》 內容簡介： 在瞬息萬變的電子技術浪潮中，精準的電路設計與高效的電源管理是所有電子産品成功的基石。本書旨在為廣大電子工程師、嵌入式係統開發者、高校學生以及電子技術愛好者提供一套全麵、深入且實用的電子設計指南。我們聚焦於電子電路設計最核心的環節——電路原理的深刻理解、仿真工具的精湛運用，以及在日益嚴苛的能源效率要求下，如何設計齣穩定可靠且高效的開關電源。 本書並非堆砌繁雜的理論公式，而是以清晰的邏輯、豐富的實例和前瞻性的視角，引導讀者逐步掌握現代電子設計所需的核心技能。我們相信，唯有理解“為何”，方能精通“如何”。因此，在電路原理部分，我們將從最基本的元器件特性齣發，逐步深入到復雜的模擬與數字電路模塊，揭示它們在實際電路中扮演的角色及其工作機理。 第一部分：經典與現代電路原理的深度解析 本部分是本書的基石，旨在建立讀者對電子電路原理的堅實認知。我們不會止步於教科書式的定義，而是會結閤大量的實際應用場景，深入剖析各類電路的工作原理。 基礎單元電路的精細解讀： 從電阻、電容、電感的特性齣發，探討它們在不同電路拓撲中的動態行為。特彆會深入講解二極管的PN結特性、齊納效應在穩壓電路中的應用，以及晶體管（BJT和MOSFET）作為開關和放大器的關鍵參數與工作區域分析。我們將重點關注不同類型晶體管在不同應用場景下的選擇依據和優化方法。 模擬電路的藝術與科學： 深入剖析運算放大器（Op-Amp）的理想模型與實際特性，並詳細講解其在加法器、減法器、積分器、微分器、濾波器等經典應用中的原理和設計要點。我們將探討多級放大電路的增益與帶寬協調，以及濾波器（低通、高通、帶通、帶阻）在信號處理中的核心作用，並介紹巴特沃斯、切比雪夫等不同類型濾波器的設計思想。此外，振蕩器電路作為産生周期性信號的關鍵，我們將詳細分析RC振蕩器、LC振蕩器以及晶體振蕩器的原理，並探討其頻率穩定性與相位噪聲等關鍵指標。 數字電路的邏輯與實現： 從布爾代數和邏輯門（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR）的基礎齣發，引導讀者理解組閤邏輯電路（編碼器、譯碼器、多路選擇器、數據分配器）和時序邏輯電路（觸發器、寄存器、計數器、移位寄存器）的設計思路。我們將重點介紹同步與異步時序電路的區彆，以及狀態機的設計方法，並分析它們在數據處理、控製邏輯和序列生成中的應用。 信號轉換與處理： 深入講解模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）的工作原理、關鍵參數（分辨率、采樣率、綫性度）及其在數字信號采集與輸齣中的重要性。我們將介紹SAR、Delta-Sigma等不同類型的ADC結構，並分析DAC的R-2R網絡、權電流等實現方式。 第二部分：電路仿真技術的實踐與精通 理解原理是基礎，而精準的仿真則是驗證設計、優化參數、規避風險的利器。本部分將引領讀者掌握主流的電路仿真工具，將其化為手中強大的設計利劍。 仿真軟件的選擇與基本操作： 介紹當前業界廣泛使用的電路仿真軟件，如LTspice、PSpice、Multisim等。從軟件的安裝、界麵布局到基礎元件的放置、導綫連接，再到仿真命令（瞬態分析、交流分析、直流掃描、噪聲分析）的設置，進行係統性的講解。 高級仿真技巧與模型應用： 教授讀者如何有效地利用仿真軟件進行參數掃描（Parametric Sweep）、直流工作點分析（Operating Point）、噪聲分析（Noise Analysis）、瞬態響應分析（Transient Analysis）、頻率響應分析（AC Analysis）等。我們將詳細介紹如何導入、創建和使用SPICE模型，包括標準模型、廠傢提供的器件模型以及如何對模型參數進行調整以匹配實際器件。 典型電路的仿真實踐： 結閤第一部分介紹的電路原理，通過大量實例展示如何在仿真軟件中搭建並驗證各類電路。例如，放大器電路的增益、帶寬、失真仿真；濾波器電路的頻率響應麯綫繪製與分析；振蕩器電路的頻率、幅度、波形仿真；以及邏輯電路的時序仿真。 電源設計仿真入門： 引入開關電源仿真的基本概念，展示如何對簡單的DC-DC轉換器（如Buck、Boost）進行初步的仿真分析，包括穩態輸齣電壓、紋波、效率等關鍵指標的測量。 第三部分：高效開關電源的設計與優化 在能源效率和可靠性要求日益提高的今天，開關電源以其高效率、體積小、重量輕等優勢，在各個領域扮演著越來越重要的角色。本部分將深入探討開關電源的設計精髓。 開關電源基本原理與拓撲： 詳細介紹開關電源的基本工作原理，包括PWM（脈衝寬度調製）、PFM（脈衝頻率調製）控製方式。深入剖析常見的DC-DC轉換器拓撲，如Buck（降壓）、Boost（升壓）、Buck-Boost（升降壓）、SEPIC、Cuk等。重點分析各拓撲的電壓轉換比、效率、輸入輸齣電流特性以及適用場景。 功率器件的選擇與驅動： 講解功率MOSFET和IGBT等功率開關器件的關鍵參數（耐壓、電流能力、導通電阻、開關損耗、門極電荷）及其選擇依據。深入探討功率器件的驅動電路設計，包括如何解決驅動不足、過驅動、共源共柵驅動等問題，並分析驅動信號的上升下降時間對開關損耗的影響。 電感與電容的選擇與計算： 詳細講解電感器在儲能和濾波中的作用，包括電感量計算、飽和電流、直流電阻（DCR）、磁芯材料的選擇。深入分析電容器的ESR（等效串聯電阻）、ESL（等效串聯電感）等參數對電源性能的影響，以及如何根據應用場景選擇陶瓷電容、電解電容、薄膜電容等。 控製環路設計與穩定性分析： 介紹電壓模式控製、電流模式控製等主流控製方式。深入講解PID（比例-積分-微分）控製器的原理及其在電源閉環控製中的應用。重點分析控製環路的頻率響應，以及如何通過伯德圖（Bode Plot）等工具來分析和確保電源係統的穩定性，避免振蕩。 開關電源的保護與可靠性設計： 涵蓋過壓保護（OVP）、欠壓保護（UVP）、過流保護（OCP）、過溫保護（OTP）等常用保護電路的設計。討論EMI（電磁乾擾）的産生與抑製，包括布局布綫技巧、濾波器的設計等。強調電源的可靠性設計，包括熱管理、元器件降額使用、PCB布局等。 實例分析與優化： 提供不同功率等級、不同應用場景的開關電源設計案例，例如，消費電子類産品的低功耗電源、工業控製類設備的高精度電源、LED驅動電源等。通過這些案例，展示從原理到設計、從仿真到實測的完整流程，並探討針對性的優化策略，如提高效率、降低紋波、改善瞬態響應等。 本書特色： 理論與實踐深度結閤： 每一項原理講解後，都緊隨仿真實例和實際應用分析，確保讀者能夠將理論知識轉化為解決實際問題的能力。 循序漸進的教學模式： 從基礎概念到高級技術，結構清晰，邏輯嚴謹，適閤不同水平的讀者。 強調工程思維： 不僅關注“怎麼做”，更強調“為什麼這麼做”，培養讀者獨立分析問題和解決問題的工程思維。 聚焦核心技能： 圍繞電路設計、仿真和電源管理三大核心領域，提供最實用、最有價值的內容。 豐富的圖示與錶格： 大量采用原理圖、波形圖、PCB布局圖以及數據錶格，直觀生動，便於理解。 無論您是希望係統性地學習電子設計，還是在實際項目中遇到瓶頸，本書都將是您不可或缺的得力助手，助您在電子設計的道路上不斷前行，創造齣更卓越的電子産品。

評分☆☆☆☆☆

我最近在做一個需要高精度電流輸齣的應用，市麵上很多參考書要麼是泛泛而談，要麼就是隻關注某個特定應用，缺乏通用性。這本書的覆蓋麵之廣，讓我眼前一亮。它對各種新型的拓撲結構，比如LLC諧振變換器和全橋移相變換器，做瞭非常深入的探討。我特彆欣賞作者在討論諧振腔設計時，對Q值和工作頻率之間關係的細緻闡述，這直接決定瞭電源的效率和體積。更難得的是，它並沒有僅僅停留在“如何做”的層麵，而是深入到“為什麼這麼做”的本質。比如，在分析輸入輸齣濾波器的設計時，它詳細對比瞭LC濾波器、EMI濾波器以及輸入端的去耦措施，並結閤瞭EMC標準的要求來指導設計選擇。我感覺作者在編寫的過程中，時刻把自己放在一個解決實際工程問題的角度，而不是僅僅停留在學術理論的展示。看完這部分內容後，我對如何在高功率密度下平衡熱管理和電氣性能，有瞭一個全新的認識框架。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書時，我體驗到一種非常難得的“深入淺齣”的教學風格。它的大部分內容都建立在堅實的物理和數學基礎之上，但作者總能找到最簡潔、最直觀的方式來解釋復雜的概念。比如，在討論電源的動態響應時，它引入瞭“相位裕度和增益裕度”的概念，並且通過一個非常易於理解的波特圖例子，展示瞭如何通過調整補償網絡來保證係統在各種負載擾動下都能快速穩定下來。我曾花瞭好幾天時間理解控製理論在開關電源中的應用，但總是不得要領。這本書的講解，讓我豁然開朗，理解瞭為什麼需要負反饋，以及如何科學地去“馴服”那些高速開關器件産生的非綫性效應。它不僅僅是告訴你開關電源怎麼工作，更是在傳授一種嚴謹的、麵嚮可靠性的工程思維方式。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排很有邏輯性，它似乎是以一個項目周期為綫索來組織的。從最初的需求分析、規格書的製定，到元器件的選擇、拓撲的初步選型，再到詳細的控製環路設計和最後的PCB布局規範，它提供瞭一個完整的閉環流程。特彆是關於PCB布局的那幾章，簡直是救星！很多工程師（包括我自己在內）常常在硬件設計階段忽略瞭布局對性能的緻命影響。這本書明確指齣瞭高頻電流迴流路徑的優化、敏感信號綫的隔離、功率器件的散熱路徑設計等關鍵點，並配有反麵教材式的錯誤示例。這種“防坑”指南對於初學者和有經驗者都是極其寶貴的，因為往往一個電源項目失敗的原因，並非理論錯誤，而是這些看似微不足道的布局細節導緻的。它讓設計不再是孤立的電路圖繪製，而是一個係統工程的綜閤體現。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我對很多技術書籍的“仿真”部分往往持保留態度，因為很多書裏的仿真截圖看起來非常理想化，脫離實際。然而，這本書在這方麵做得極為齣色。它不是簡單地展示仿真結果，而是詳細講解瞭如何在仿真環境中“復現”實際的物理現象。比如，在講解開關損耗的計算時，它會明確指齣在SPICE模型中，需要考慮哪些寄生參數（如柵極電荷、導通電阻的溫度依賴性）纔能得到接近真實的值。我嘗試按照書中的步驟，對一個半橋電路進行瞭瞬態仿真，並對比瞭不同驅動電路對開關Slew Rate的影響，結果發現仿真波形與我實際搭建電路闆測得的數據吻閤度非常高。這種對細節的把控，體現瞭作者深厚的實踐功底。它教會我的不是如何操作軟件，而是如何用軟件作為工具去深入理解電路的行為，這纔是仿真真正的價值所在。

評分☆☆☆☆☆

這本關於電源設計的書，從理論基礎到實踐應用，真的給我的感覺是如沐春風。我之前對開關電源的理解停留在比較錶麵的層次，總覺得那些MOS管、電感電容的參數計算起來讓人頭疼。這本書的講解方式非常巧妙，它沒有一上來就拋齣復雜的公式，而是通過清晰的原理圖和波形分析，把Buck、Boost這些拓撲的內在邏輯掰開揉碎瞭講。比如，它對電流模式和電壓模式控製的深入剖析，讓我徹底明白瞭滯環比較器在提高瞬態響應方麵的關鍵作用。尤其是關於環路補償那一章，作者用非常形象的比喻解釋瞭Type II和Type III補償器的區彆，以及如何根據負載特性來調整極點和零點，這在很多教材裏都是一帶而過的內容。實操層麵上，它對仿真軟件的使用技巧也做瞭詳盡的說明，從元器件模型的建立到仿真腳本的編寫，每一步都考慮得很周到，這對於我們這些想把理論知識快速轉化為實際産品的工程師來說，簡直是無價之寶。我感覺它不僅是一本工具書，更像一位經驗豐富的老工程師在手把手地教你如何搭建一個穩定、高效的電源係統。