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《開關電源的原理與設計》 張占松,蔡宣三著

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標簽: 開關電源的原理與設計

開關電源的原理與設計

《開關電源的原理與設計》  張占松,蔡宣三著,出版年:  2004-9

第1篇  PWM開關變換器的基本原理 

第1章  開關變換器概論 

1.1  什么是開關變換器和開關電源 

1.2  DC-DC變換器的基本手段和分類 

1.3  DC-DC變換器主回路使用的元件及其特性 

1.3.1  開關 

1.3.2  電感 

1.3.3  電容 

1.4  DC-DC變換器發展歷程、現狀和趨勢 

1.4.1  開關電源技術發展的歷程 

1.4.2  20世紀推動開關電源發展的主要技術 

1.4.3  開關電源技術發展方向 

1.4.4  大電容技術 

第2章  基本的PWM變換器主電路拓撲 

2.1  Buck變換器 

2.1.1  線路組成 

2.1.2  工作原理 

2.1.3  電路各點的波形 

2.1.4  主要概念與關系式 

2.1.5  穩態特性的分析 

2.2  Boost變換器 

2.2.1  線路組成 

2.2.2  工作原理 

2.2.3  電路各點的波形 

2.2.4  主要概念與關系式 

2.2.5  穩態特性的分析 

2.2.6  紋波電壓的分析及減少方法 

2.3  Buck-Boost變換器 

2.3.1  線路組成 

2.3.2  工作原理 

2.3.3  電路各點的波形 

2.3.4  主要概念與關系式 

2.3.5  優缺點 

2.4  C'uk變換器 

2.4.1  線路組成 

2.4.2  工作原理 

2.4.3  電路各點的波形 

2.4.4  主要概念與關系式 

2.5  四種基本型變換器的比較 

2.6  四種基本型三電平變換器 

2.6.1  Buck三電平變換器電路與工作原理 

2.6.2  Buck三電平變換器輸出電壓與輸出電流的關系 

2.6.3  濾波器設計 

2.6.4  Boost、Buck-Boost  C〖DD(-5/5〗'〖DD)〗uk三電平變換器 

第3章  帶變壓隔離器的DC-DC變換器拓撲 

3.1  變壓隔離器的理想結構 

3.2  單端變壓隔離器的磁復位技術 

3.3  自激推挽式變換器的工作原理 

3.4  能量雙向流動的DC-DC變壓隔離器 

3.5  隔離式三電平變換器 

3.5.1  正激變換器3L線路 

3.5.2  半橋、全橋變換器3L線路 

第4章  變換器中的功率開關元件及其驅動電路 

4.1  雙極型晶體管 

4.1.1  晶體管的開關過程 

4.1.2  開關時間的物理意義及減小的方法 

4.1.3  抗飽和技術 

4.2  雙極型晶體管的基極驅動電路 

4.2.1  一般基極驅動電路 

4.2.2  高壓雙極型晶體管基極驅動電路 

4.2.3  比例基極驅動電路 

4.3  功率場效應管 

4.3.1  功率場效應管的主要參數 

4.3.2  功率場效應管的靜態特性 

4.3.3  MOSFET的體內二極管 

4.4  功率場效應管的驅動問題 

4.4.1  一般要求 

4.4.2  MOSFET的驅動電路 

4.5  絕緣柵雙極晶體管 

4.5.1  IGBT結構與工作原理 

4.5.2  IGBT的靜態工作特性 

4.5.3  IGBT的動態特性 

4.5.4  IGBT的柵極驅動及其方法 

4.6  開關元件的安全工作區及其保護 

4.6.1  雙極型晶體管二次擊穿原因及對SOA的影響 

4.6.2  安全工作區(SOA) 

4.6.3  保護環節——RC緩沖器 

第5章  磁性元件的特性與計算 

5.1  概述 

5.1.1  在開關電源中磁性元件的作用 

5.1.2  掌握磁性元件對設計的重要意義 

5.1.3  磁性材料基本特性的描述 

5.1.4  磁心型號對照表 

5.2  磁性材料及鐵氧體磁性材料 

5.2.1  磁心磁性能 

5.2.2  磁心結構 

5.3  高頻變壓器設計方法 

5.3.1  變壓器設計方法之一——面積乘積(AP)法 

5.3.2  變壓器設計方法之二——幾何參數(KG)法 

5.4  電感器設計方法 

5.4.1  電感器設計方法之一——面積乘積(AP)法 

5.4.2  電感器設計方法之二——幾何參數(KG)法 

5.4.3  無直流偏壓的電感器設計 

5.5  抑制尖波線圈與差模、  共模扼流線圈 

5.5.1  抑制尖波的電磁線圈 

5.5.2  差模與共模扼流線圈 

5.5.3  使用對絞線時干擾的抑制 

5.5.4  使用電纜線時干擾的抑制 

5.6  非晶、  超微晶(納米晶)合金軟磁材料特性及應用 

5.6.1  非晶合金軟磁材料的特性 

5.6.2  超微晶合金軟磁材料的特性 

5.6.3  非晶、  超微晶合金軟磁材料的應用 

第6章  開關電源占空比控制芯片及集成開關變換器的原理與應用 

6.1  開關電源系統的隔離技術 

6.2  開關電源PWM控制芯片及智能功率開關 

6.2.1  1524/2524/3524芯片簡介 

6.2.2  芯片的工作過程 

6.3  適用于功率場效應管控制的IC芯片 

6.3.1  1525A與1524的差別 

6.3.2  1525A/1527A的應用 

6.4  電流控制型脈寬調制器 

6.4.1  UC1846/UC1847工作原理及方框圖 

6.4.2  1842/2842/3842  8腳脈寬調制器 

6.5  智能功率開關及其應用 

6.5.1  概述 

6.5.2  工作原理 

6.6  便攜式設備中電源使用的集成塊 

6.6.1  簡介 

6.6.2  MAX863芯片的應用 

6.6.3  MAX624芯片的應用及設計方法 

第7章  功率整流管 

7.1  功率整流二極管 

7.1.1  功率整流二極管模型 

7.1.2  功率二極管的主要參數 

7.1.3  幾種快速開關二極管 

7.2  同步整流技術 

7.2.1  概述 

7.2.2  同步整流技術的基本原理 

7.2.3  同步整流驅動方式 

7.2.4  同步整流電路 

7.2.5  SR-Buck變換器 

7.2.6  SR-正激變換器 

7.2.7  SR-反激變換器 

第8章  有源功率因數校正器 

8.1  AC-DC電路的輸入電流諧波分量 

8.1.1  諧波電流對電網的危害 

8.1.2  AC-DC變流電路輸入端功率因數 

8.1.3  對AC-DC電路輸入端諧波電流限制 

8.1.4  提高AC-DC電路輸入端功率因數和減小輸入電流諧波的主要方法 

8.2  功率因數和THD 

8.2.1  功率因數的定義 

8.2.2  AC-DC電路輸入功率因數與諧波的關系 

8.3  Boost功率因數校正器(PFC)的工作原理 

8.3.1  功率因數校正的基本原理 

8.3.2  Boost有源功率因數校正器(APFC)的主要優缺點 

8.4  APFC的控制方法 

8.4.1  常用的三種控制方法 

8.4.2  電流峰值控制法 

8.4.3  電流滯環控制法 

8.4.4  平均電流控制法 

8.4.5  PFC集成控制電路UC3854A/B簡介 

8.5  反激式功率因數校正器 

8.5.1  DCM反激功率因數校正電路的原理 

8.5.2  等效輸入電阻Re 

8.5.3  平均輸出電流和輸出功率 

8.5.4  DCM反激變換器等效電路平均模型 

第9章  開關電源并聯系統的均流技術 

9.1  概述 

9.2  開關電源并聯系統常用的均流方法 

9.2.1  輸出阻抗法 

9.2.2  主從設置法 

9.2.3  按平均電流值自動均流法 

9.2.4  最大電流法自動均流 

9.2.5  熱應力自動均流法 

9.2.6  外加均流控制器均流法 

第10章  開關電源的小信號分析及閉環穩定和校正 

10.1  概述 

10.2  電感電流連續時的狀態空間平均法 

10.3  電流連續時的平均等效電路標準化模型 

10.4  電流不連續時標準化模型 

10.5  復雜變換器的模型 

10.6  用小信號法分析有輸入濾波器時開關電源的穩定問題 

10.7  開關電源控制原理及穩定問題 

10.7.1  閉環及開環控制 

10.7.2  開關電源結構框圖 

10.8  穩定判別式波德圖繪制 

10.8.1  常見環節的幅頻特性和相頻特性 

10.8.2  快速繪制開環對數特性曲線的方法 

10.8.3  用開環特性分析系統的動態性能 

10.9  實測波德圖的方法及相關設備 

10.9.1  開環系統直接注入法 

10.9.2  閉環回路直接注入法 

10.10  測定波德圖,確定誤差放大器的參數 

10.10.1  TL431相關測定技術 

10.10.2  提高穩定性的設計方法 

10.10.3  參數變化影響趨勢的分析 

第2篇  PWM開關變換器的設計與制作〖KH1D〗 

第11章  反激變換器的設計 

11.1  概述 

11.1.1  電磁能量儲存與轉換 

11.1.2  工作方式的進一步說明 

11.1.3  變壓器的儲能能力 

11.1.4  反激變換器的同步整流 

11.2  反激式變換器的設計方法舉例 

11.2.1  電源主回路 

11.2.2  變壓器設計 

11.2.3  設計112W反激變壓器 

11.2.4  設計中的幾個問題 

11.2.5  計算變壓器的另一種方法 

11.3  反激變換器的緩沖器設計 

11.3.1  反激變換器的開關應力 

11.3.2  跟蹤集電極電壓鉗位環節 

11.3.3  緩沖器環節工作波形 

11.3.4  緩沖器參數的確定 

11.3.5  低損耗緩沖器 

11.4  雙晶體管的反激變換器 

11.4.1  概述 

11.4.2  工作原理 

11.4.3  工作特點 

11.4.4  緩沖器 

11.4.5  工作頻率 

11.4.6  驅動電路 

11.4.7  變壓器設計注意漏電感和匝數 

第12章  單端正激變換器的設計 

12.1  概述 

12.2  工作原理 

12.2.1  電感的最小值與最大值 

12.2.2  多路輸出 

12.2.3  能量再生線圈P2的工作原理 

12.2.4  單端正激變換器同步整流 

12.2.5  正激變換器的優缺點 

12.3  變壓器設計方法 

12.3.1  方法一 

12.3.2  方法二 

第13章  雙晶體管正激變換器的設計 

13.1  概述 

13.1.1  線路組成 

13.1.2  工作原理 

13.1.3  電容C的作用 

13.2  雙晶體管正激變換器變壓器設計 

13.3  正激變換器的閉環控制及參數計算 

13.3.1  UPC  1099的極限使用值和主要電性能 

13.3.2  UPC  1099的應用 

第14章  半橋變換器的設計 

14.1  半橋變換器的工作原理 

14.2  偏磁現象及其防止方法 

14.2.1  偏磁的可能性 

14.2.2  串聯耦合電容改善偏磁性能 

14.2.3  串聯耦合電容的選擇 

14.2.4  階梯式趨向飽和的可能性及其防止 

14.2.5  直通的可能性及其防止 

14.3  軟啟動及雙倍磁通效應 

14.3.1  雙倍磁通效應 

14.3.2  軟啟動線路 

14.4  變壓器設計 

14.5  控制電路 

第15章  橋式變換器的設計 

15.1  概述 

15.2  工作原理 

15.2.1  概述 

15.2.2  工作過程 

15.2.3  緩沖器的組成及作用 

15.2.4  瞬變時的雙倍磁通效應 

15.3  變壓器設計方法 

15.3.1  設計步驟及舉例 

15.3.2  幾個問題 

第16章  雙驅動變壓器推挽變換器的設計 

16.1  概述 

16.1.1  線路結構 

16.1.2  工作原理 

16.1.3  各點波形 

16.2  開關功率管的緩沖環節 

16.3  推挽變換器中變壓器的設計 

第17章  H7C1為材質PQ磁心高頻變壓器的設計 

17.1  損耗及設計原則簡介 

17.1.1  設計原則 

17.1.2  滿足設計原則的條件 

17.2  表格曲線化的設計方法 

17.2.1  表17.1的形成與說明 

17.2.2  擴大表17.1的使用范圍 

第18章  電子鎮流器的設計 

18.1  概述 

18.1.1  熒光燈 

18.1.2  熒光燈的結構及伏安特性 

18.1.3  高頻電子鎮流器的基本結構 

18.2  半橋串聯諧振式電子鎮流器 

18.3  帶有源、無源功率因數電路的電子鎮流器 

18.3.1  有源功率因數校正電子鎮流器 

18.3.2  無源功率因數校正電子鎮流器 

第19章  開關電源設計與制作的常見問題 

19.1  干擾與絕緣 

19.1.1  干擾問題及標準 

19.1.2  隔離與絕緣 

19.2  效率與功率因數 

19.2.1  高效率與高功率密度 

19.2.2  高功率因數 

19.3  智能化與高可靠性 

19.4  高頻電流效應與扁平變壓器設計 

19.4.1  趨膚效應和鄰近效應的產生 

19.4.2  扁平變壓器的設計 

第3篇  軟開關-PWM變換器 

第20章  軟開關功率變換技術 

20.1  硬開關技術與開關損耗 

20.2  高頻化與軟開關技術 

20.3  零電流開關和零電壓開關 

20.4  諧振變換器 

20.5  準諧振變換器 

20.6  多諧振變換器概述 

第21章  ZCS-PWM和ZVS-PWM變換技術 

21.1  ZCS-PWM變換器 

21.1.1  工作原理 

21.1.2  運行模式分析 

21.1.3  分析 

21.1.4  ZCS-PWM變換器的優缺點 

21.2  ZVS-PWM變換器 

21.2.1  工作原理 

21.2.2  運行模式分析 

21.2.3  分析 

21.2.4  ZVS-PWM變換器的優缺點 

第22章  零轉換-PWM軟開關變換技術 

22.1  零轉換-PWM變換器 

22.2  ZCT-PWM變換器 

22.2.1  工作原理 

22.2.2  運行模式分析 

22.2.3  ZCT-PWM變換器的優缺點 

22.2.4  數例分析 

22.3  三端ZCT-PWM開關電路 

22.4  ZVT-PWM變換器 

22.4.1  工作原理 

22.4.2  運行模式分析 

22.4.3  ZVT-PWM變換器的優缺點 

22.4.4  應用舉例 

22.4.5  三端零電壓開關電路 

22.4.6  雙管正激ZVT-PWM變換器 

第23章  移相控制全橋ZVS-PWM變換器 

23.1  DC-DC  FB  ZVS-PWM  DC-DC變換器的工作原理 

23.2  PSC  FB  ZVS-PWM變換器運行模式分析 

23.3  PSC  FB  ZVS-PWM變換器幾個問題的分析 

23.3.1  占空比分析 

23.3.2  PSC  FB  ZVS-PWM變換器兩橋臂開關管的ZVS條件分析 

23.4  PSC  FB  ZCZVS-PWM變換器 

第24章  有源鉗位軟開關PWM變換技術 

24.1  概述 

24.2  有源鉗位電路 

24.3  有源鉗位ZVS-PWM正激變換器穩態運行分析 

24.4  有源鉗位并聯交錯輸出的反激變換器 

24.5  有源鉗位反激-正激變換器 

第4篇  開關電源的計算機輔助分析與設計 

第25章  開關電源的計算機仿真 

25.1  電力電子電路的計算機仿真技術 

25.1.1  計算機仿真技術 

25.1.2  電路仿真分析(建模)方法 

25.1.3  SPICE和PSPICE仿真程序 

25.2  用SPICE和PSPICE通用電路模擬程序仿真開關電源 

25.2.1  概述 

25.2.2  功率半導體開關管的SPICE仿真模型 

25.2.3  控制電路的SPICE仿真模型 

25.2.4  正激PWM開關電源的SPICE仿真 

25.2.5  推挽式PWM開關電源的PSPICE仿真及補償網絡參數優化選擇 

25.3  離散時域法仿真 

25.3.1  概述 

25.3.2  數值法求解分段線性網絡的狀態方程 

25.3.3  求解網絡拓撲的轉換時刻(邊界條件) 

25.3.4  非線性差分方程(大信號模型) 

25.3.5  小信號模型 

25.3.6  程序框圖 

25.3.7  仿真計算舉例 

第26章  開關電源的最優設計 

26.1  概述 

26.1.1  可行設計 

26.1.2  最優設計 

26.1.3  開關電源的主要性能指標 

26.2  工程最優化的基本概念 

26.2.1  優化設計模型 

26.2.2  設計變量 

26.2.3  目標函數 

26.2.4  約束 

26.2.5  優化數學模型的一般形式 

26.2.6  工程優化設計的特點 

26.3  應用最優化方法的幾個問題 

26.3.1  最優解的性質 

26.3.2  初始點的選擇 

26.3.3  收斂數據 

26.3.4  變量尺度的統一 

26.3.5  約束值尺度的統一 

26.3.6  多目標優化問題 

26.4  DC-DC橋式開關變換器的最優設計 

26.4.1  DC-DC半橋式PWM開關變換器主要電路的優化設計 

26.4.2  開關、  整流濾波電路的優化設計數學模型 

26.4.3  變壓器的優化設計數學模型 

26.4.4  半橋PWM開關變換器優化設計的實現 

26.4.5  5V/500W輸出  DC-DC半橋PWM開關變換器優化設計舉例 

26.4.6  DC-DC全橋ZVS-PWM變換器主電路的優化設計 

26.5  單端反激PWM開關變換器的優化設計 

26.5.1  數學模型概述 

26.5.2  多路輸出等效為一路輸出的方法 

26.5.3  優化設計舉例 

26.6  PWM開關電源控制電路補償網絡的優化設計 

26.6.1  概述 

26.6.2  開關電源瞬態響應特性簡介 

26.6.3  開關變換器的頻域特性 

26.6.4  PWM開關變換器小信號模型 

26.6.5  瞬態優化設計數學模型 

26.6.6  計算舉例 

26.7  DC-DC全橋移相式ZVS-PWM開關電源補償網絡的最優設計 

26.7.1  主電路及電壓、  電流波形 

26.7.2  FB  ZVS-PWM變換器小信號模型 

26.7.3  FB  ZVS-PWM變換器主電路傳遞函數及頻率特性 

26.7.4  FB  ZVS-PWM開關電源補償網絡最優設計模型 

26.7.5  典型設計舉例

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評論

broadcai
挺好的一本書,講得很詳細
2021-05-26 16:21:24回復
努力的廢柴
挺不錯的一本書
2019-11-11 22:27:34回復
點擊簡介
基礎性很強的書籍 強烈推薦,值得學習
2019-09-11 10:59:07回復
aohaidong
本書比較經典,已下載,希望有用。
2019-08-27 16:16:35回復
aacm
正在找這本書呢,太及時了,別的網站下載后沒法解壓,在這里名副其實的好網站,已經下載了,太謝謝了!
2019-08-24 15:18:04回復
ian_2019
我師傅推薦的一本基礎性很強的書籍 強烈推薦
2019-08-19 21:43:48回復
小三哥哥
多謝樓主分享資料,已下載,正需要資料學習
2019-08-17 17:07:25回復
zjm0514
多謝樓主分享資料
2019-05-03 12:41:42回復
o白駒o
多謝樓主分享資料
2019-03-17 20:17:53回復
PCB我不會
正想看看電源環路分析相關知識,謝謝分享
2018-08-30 10:31:41回復
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