開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)（修訂版）

第1篇PWM開(kāi)關(guān)變換器的基本原理
第1章開(kāi)關(guān)變換器概論
1.1什么是開(kāi)關(guān)變換器和開(kāi)關(guān)電源
1.2DC-DC變換器的基本手段和分類
1.3DC-DC變換器主回路使用的元件及其特性
1.3.1開(kāi)關(guān)
1.3.2電感
1.3.3電容
1.4DC-DC變換器發(fā)展歷程.現(xiàn)狀和趨勢(shì)
1.4.1開(kāi)關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的歷程
1.4.220世紀(jì)推動(dòng)開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的主要技術(shù)
1.4.3開(kāi)關(guān)電源技術(shù)發(fā)展方向
1.4.4大電容技術(shù)
第2章基本的PVM變換器主電路拓?fù)?br />2.1Buck變換器
2.1.1線路組成
2.1.2工作原理
2.1.3電路各點(diǎn)的波形
2.1.4主要概念與關(guān)系式
2.1.5穩(wěn)態(tài)特性的分析
2.2Boost變換器
2.2.1線路組成
2.2.2工作原理
2.2.3電路各點(diǎn)的波形
2.2.4主要概念與關(guān)系式
2.2.5穩(wěn)態(tài)特性的分析
2.2.6紋波電壓的分析及減少方法
2.3Buck-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(diǎn)的波形
2.3.4主要概念與關(guān)系式
2.3.5優(yōu)缺點(diǎn)
2.4Cuk變換器
2.4.1線路組成
2.4.2工作原理
2.4.3電路各點(diǎn)的波形
2.4.4主要概念與關(guān)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
2.6.1Buck三電平變換器電路與工作原理
2.6.2Buck三電平變換器輸出電壓與輸出電流的關(guān)系
2.6.3濾波器設(shè)計(jì)
2.6.4Boost.Buck-BoostCuk三電平變換器
第3章帶變壓隔離器的DC-DC變換器拓?fù)?br />3.1變壓隔離器的理想結(jié)構(gòu)
3.2單端變壓隔離器的磁復(fù)位技術(shù)
3.3自激推挽式變換器的工作原理
3.4能量雙向流動(dòng)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(kāi)關(guān)元件及其驅(qū)動(dòng)電路
4.1雙極型晶體管
4.1.1晶體管的開(kāi)關(guān)過(guò)程
4.1.2開(kāi)關(guān)時(shí)間的物理意義及減小的方法
4.1.3抗飽和技術(shù)
4.2雙極型晶體管的基極驅(qū)動(dòng)電路
4.2.1一般基極驅(qū)動(dòng)電路
4.2.2高壓雙極型晶體管基極驅(qū)動(dòng)電路
4.2.3比例基極驅(qū)動(dòng)電路
4.3功率場(chǎng)效應(yīng)管
4.3.1功率場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)
4.3.2功率場(chǎng)效應(yīng)管的靜態(tài)特性
4.3.3MOSFEW的體內(nèi)二極管
4.4功率場(chǎng)效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題
4.4.1一般要求
4.4.2MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路
4.5絕緣柵雙極晶體管
4.5.1IGBT結(jié)構(gòu)與工作原理
4.5.2IGBT的靜態(tài)工作特性
4.5.3IGBT的動(dòng)態(tài)特性
4.5.4IGBT的柵極驅(qū)動(dòng)及其方法
4.6開(kāi)關(guān)元件的安全工作區(qū)及其保護(hù)
4.6.1雙極型晶體管二次擊穿原因及對(duì)SOA的影響
4.6.2安全工作區(qū)(SOA)
4.6.3保護(hù)環(huán)節(jié)--RC緩沖器
第5章磁性元件的特性與計(jì)算
5.1概述
5.1.1在開(kāi)關(guān)電源中磁性元件的作用
5.1.2掌握磁性元件對(duì)設(shè)計(jì)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(hào)對(duì)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(jié)構(gòu)
5.3高頻變壓器設(shè)計(jì)方法
5.3.1變壓器設(shè)計(jì)方法之一--面積乘積(AP)法
5.3.2變壓器設(shè)計(jì)方法之二--幾何參數(shù)(KG)法
5.4電感器設(shè)計(jì)方法
5.4.1電感器設(shè)計(jì)方法之一--面積乘積(AP)法
5.4.2電感器設(shè)計(jì)方法之二--幾何參數(shù)(KG)法
5.4.3無(wú)直流偏壓的電感器設(shè)計(jì)
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(duì)絞線時(shí)干擾的抑制
5.5.4使用電纜線時(shí)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(yīng)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(yīng)用
第6章開(kāi)關(guān)電源占空比控制芯片及集成開(kāi)關(guān)變換器的原理與應(yīng)用
6.1開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的隔離技術(shù)
6.2開(kāi)關(guān)電源PWM控制芯片及智能功率開(kāi)關(guān)
6.2.11524/2524/3524芯片簡(jiǎn)介
6.2.2芯片的工作過(guò)程
6.3適用于功率場(chǎng)效應(yīng)管控制的IC芯片
6.3.11525A與1524的差別
6.3.21525A／1527A的應(yīng)用
6.4電流控制型脈寬調(diào)制器
6.4.1UC1846／UC1847工作原理及方框圖
6.4.21842/284/38428腳脈寬調(diào)制器
6.5智能功率開(kāi)關(guān)及其應(yīng)用
6.5.1概述
6.5.2工作原理
6.6便攜式設(shè)備中電源使用的集成塊
6.6.1簡(jiǎn)介
6.6.2MAX863芯片的應(yīng)用
6.6.3MAX624芯片的應(yīng)用及設(shè)計(jì)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(shù)
7.1.3幾種快速開(kāi)關(guān)二極管
7.2同步整流技術(shù)
7.2.1概述
7.2.2同步整流技術(shù)的基本原理
7.2.3同步整流驅(qū)動(dòng)方式
7.2.4同步整流電路
7.2.5SR-Buck變換器
7.2.6SR-正激變換器
7.2.7SR-反激變換器
第8章有源功率因數(shù)校正器
8.1AC-DC電路的輸人電流諧波分量
8.1.1諧波電流對(duì)電網(wǎng)的危害
8.1.2AC-DC變流電路輸入端功率因數(shù)
8.1.3對(duì)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(shù)和減小輸入電流諧波的主要方法
8.2功率因數(shù)和THD
8.2.1功率因數(shù)的定義
8.2.2AC-DC電路輸入功率因數(shù)與諧波的關(guān)系
8.3Boost功率因數(shù)校正器(PFC)的工作原理
8.3.1功率因數(shù)校正的基本原理
8.3.2Boost有源功率因數(shù)校正器(APFC)的主要優(yōu)缺點(diǎn)
8.4APFC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(huán)控制法
8.4.4平均電流控制法
8.4.5PFC集成控制電路UC3854A／B簡(jiǎn)介
8.5反激式功率因數(shù)校正器
8.5.1DCM反激功率因數(shù)校正電路的原理
8.5.2等效輸入電阻尺,
8.5.3平均輸出電流和輸出功率
8.5.4DCM反激變換器等效電路平均模型
第9章開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的均流技術(shù)
9.1概述
9.2開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)常用的均流方法
9.2.1輸出阻抗法
9.2.2主從設(shè)置法
9.2.3按平均電流值自動(dòng)均流法
9.2.4最大電流法自動(dòng)均流
9.2.5熱應(yīng)力自動(dòng)均流法
9.2.6外加均流控制器均流法
第10章開(kāi)關(guān)電源的小信號(hào)分析及閉環(huán)穩(wěn)定和校正
10.1概述
10.2電感電流連續(xù)時(shí)的狀態(tài)空間平均法
10.3電流連續(xù)時(shí)的平均等效電路標(biāo)準(zhǔn)化模型
10.4電流不連續(xù)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)化模型
10.5復(fù)雜變換器的模型
10.6用小信號(hào)法分析有輸入濾波器時(shí)開(kāi)關(guān)電源的穩(wěn)定問(wèn)題
10.7開(kāi)關(guān)電源控制原理及穩(wěn)定問(wèn)題
10.7.1閉環(huán)及開(kāi)環(huán)控制
10.7.2開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)框圖
10.8穩(wěn)定判別式波德圖繪制
10.8.1常見(jiàn)環(huán)節(jié)的幅頻特性和相頻特性
10.8.2快速繪制開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)特性曲線的方法
10.8.3用開(kāi)環(huán)特性分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能
10.9實(shí)測(cè)波德圖的方法及相關(guān)設(shè)備
10.9.1開(kāi)環(huán)系統(tǒng)直接注人法
10.9.2閉環(huán)回路直接注入法
10.10測(cè)定波德圖,確定誤差放大器的參數(shù)
10.10.1TL431相關(guān)測(cè)定技術(shù)
10.10.2提高穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)方法
10.10.3參數(shù)變化影響趨勢(shì)的分析
第2篇PWM開(kāi)關(guān)變換器的設(shè)計(jì)與制作
第11章反激變換器的設(shè)計(jì)
11.1概述
11.1.1電磁能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)換
11.1.2工作方式的進(jìn)一步說(shuō)明
11.1.3變壓器的儲(chǔ)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(shè)計(jì)方法舉例
11.2.1電源主回路
11.2.2變壓器設(shè)計(jì)
11.2.3設(shè)計(jì)112W反激變壓器
11.2.4設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題
11.2.5計(jì)算變壓器的另一種方法
11.3反激變換器的緩沖器設(shè)計(jì)
11.3.1反激變換器的開(kāi)關(guān)應(yīng)力
11.3.2跟蹤集電極電壓鉗位環(huán)節(jié)
11.3.3緩沖器環(huán)節(jié)工作波形
11.3.4緩沖器參數(shù)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(diǎn)
11.4.4緩沖器
11.4.5工作頻率
11.4.6驅(qū)動(dòng)電路
11.4.7變壓器設(shè)計(jì)注意漏電感和匝數(shù)
第12章單端正激變換器的設(shè)計(jì)
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P2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(yōu)缺點(diǎn)
12.3變壓器設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)
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(shè)計(jì)
13.3正激變換器的閉環(huán)控制及參數(shù)計(jì)算
13.3.1UPC1099的極限使用值和主要電性能
13.3.2UPC1099的應(yīng)用
第14章半橋變換器的設(shè)計(jì)
14.1半橋變換器的工作原理
14.2偏磁現(xiàn)象及其防止方法
14.2.1偏磁的可能性
14.2.2串聯(lián)耦合電容改善偏磁性能
14.2.3串聯(lián)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(dòng)及雙倍磁通效應(yīng)
14.3.1雙倍磁通效應(yīng)
14.3.2軟啟動(dòng)線路
14.4變壓器設(shè)計(jì)
14.5控制電路
第15章橋式變換器的設(shè)計(jì)
15.1概述
15.2工作原理
15.2.1概述
15.2.2工作過(guò)程
15.2.3緩沖器的組成及作用
15.2.4瞬變時(shí)的雙倍磁通效應(yīng)
15.3變壓器設(shè)計(jì)方法
15.3.1設(shè)計(jì)步驟及舉例
15.3.2幾個(gè)問(wèn)題
第16章雙驅(qū)動(dòng)變壓器推挽變換器的設(shè)計(jì)
16.1概述
16.1.1線路結(jié)構(gòu)
16.1.2工作原理
16.1.3各點(diǎn)波形
16.2開(kāi)關(guān)功率管的緩沖環(huán)節(jié)
16.3推挽變換器中變壓器的設(shè)計(jì)
第17章H7C1為材質(zhì)PQ磁心高頻變壓器的設(shè)計(jì)
17.1損耗及設(shè)計(jì)原則簡(jiǎn)介
17.1.1設(shè)計(jì)原則
17.1.2滿足設(shè)計(jì)原則的條件
17.2表格曲線化的設(shè)計(jì)方法
17.2.1表17.1的形成與說(shuō)明
17.2.2擴(kuò)大表17.1的使用范圍
第18章電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)
18.1概述
18.1.1熒光燈
18.1.2熒光燈的結(jié)構(gòu)及伏安特性
18.1.3高頻電子鎮(zhèn)流器的基本結(jié)構(gòu)
18.2半橋串聯(lián)諧振式電子鎮(zhèn)流器
18.3帶有源.無(wú)源功率因數(shù)電路的電子鎮(zhèn)流器
18.3.1有源功率因數(shù)校正電子鎮(zhèn)流器
18.3.2無(wú)源功率因數(shù)校正電子鎮(zhèn)流器
第19章開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)與制作的常見(jiàn)問(wèn)題
19.1干擾與絕緣
19.1.1干擾問(wèn)題及標(biāo)準(zhǔn)
19.1.2隔離與絕緣
19.2效率與功率因數(shù)
19.2.1高效率與高功率密度
19.2.2高功率因數(shù)
19.3智能化與高可靠性
19.4高頻電流效應(yīng)與扁平變壓器設(shè)計(jì)
19.4.1趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的產(chǎn)生
19.4.2扁平變壓器的設(shè)計(jì)
第3篇軟開(kāi)關(guān)-PWM變換器
第20章軟開(kāi)關(guān)功率變換技術(shù)
20.1硬開(kāi)關(guān)技術(shù)與開(kāi)關(guān)損耗
20.2高頻化與軟開(kāi)關(guān)技術(shù)
20.3零電流開(kāi)關(guān)和零電壓開(kāi)關(guān)
20.4諧振變換器
20.5準(zhǔn)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(shù)
21.1ZCS-PWM變換器
21.1.1工作原理
21.1.2運(yùn)行模式分析
21.1.3分析
21.1.4ZCS-PWM變換器的優(yōu)缺點(diǎn)
21.2ZVS-PWM變換器
21.2.1工作原理
21.2.2運(yùn)行模式分析
21.2.3分析
21.2.4ZVS-PWM變換器的優(yōu)缺點(diǎn)
第22章零轉(zhuǎn)換-PWM軟開(kāi)關(guān)變換技術(shù)
22.1零轉(zhuǎn)換-PWM變換器
22.2ZCT-PWM變換器
22.2.1工作原理
22.2.2運(yùn)行模式分析
22.2.3ZCT-PWM變換器的優(yōu)缺點(diǎn)
22.2.4數(shù)例分析
22.3三端ZCT-PWM開(kāi)關(guān)電路
22.4ZVT-PWM變換器
22.4.1工作原理
22.4.2運(yùn)行模式分析
22.4,3ZVT-PWM變換器的優(yōu)缺點(diǎn)
22.4.4應(yīng)用舉例
22.4.5三端零電壓開(kāi)關(guān)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
23.1DC-DCFBZVS-PWMDC-DC變換器的工作原理
23.2PSCFBZVS-PWM變換器運(yùn)行模式分析
23.3PSCFBZVS-PWM變換器幾個(gè)問(wèn)題的分析
23.3.1占空比分析
23.3.2PSCFBZVS-PWM變換器兩橋臂開(kāi)關(guān)管的ZVS條件分析
23.4PSCFBZCZVS-PWM變換器
第24章有源鉗位軟開(kāi)關(guān)PWM變換技術(shù)
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(wěn)態(tài)運(yùn)行分析
24.4有源鉗位并聯(lián)交錯(cuò)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(kāi)關(guān)電源的計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)
第25章開(kāi)關(guān)電源的計(jì)算機(jī)仿真
25.1電力電子電路的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)
25.1.1計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)
25.1.2電路仿真分析(建模)方法
25.1.3SPICE和PSPICE仿真程序
25.2用SPICE和PSPICE通用電路模擬程序仿真開(kāi)關(guān)電源
25.2.1概述
25.2.2功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)電源的SPICE仿真
25.2.5推挽式PWM開(kāi)關(guān)電源的PSPICE仿真及補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)優(yōu)化選擇
25.3離散時(shí)域法仿真
25.3.1概述
25.3.2數(shù)值法求解分段線性網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)方程
25.3.3求解網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞霓D(zhuǎn)換時(shí)刻(邊界條件)
25.3.4非線性差分方程(大信號(hào)模型)
25.3.5小信號(hào)模型
25.3.6程序框圖
25.3.7仿真計(jì)算舉例
第26章開(kāi)關(guān)電源的最優(yōu)設(shè)計(jì)
26.1概述
26.1.1可行設(shè)計(jì)
26.1.2最優(yōu)設(shè)計(jì)
26.1.3開(kāi)關(guān)電源的主要性能指標(biāo)
26.2工程最優(yōu)化的基本概念
26.2.1優(yōu)化設(shè)計(jì)模型
26.2.2設(shè)計(jì)變量
26.2.3目標(biāo)函數(shù)
26.2.4約束
26.2.5優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的一般形式
26.2.6工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
26.3應(yīng)用最優(yōu)化方法的幾個(gè)問(wèn)題
26.3.1最優(yōu)解的性質(zhì)
26.3.2初始點(diǎn)的選擇
26.3.3收斂數(shù)據(jù)
26.3.4變量尺度的統(tǒng)一
26.3.5約束值尺度的統(tǒng)一
26.3.6多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題
26.4DC-DC橋式開(kāi)關(guān)變換器的最優(yōu)設(shè)計(jì)
26.4.1DC-DC半橋式PWM開(kāi)關(guān)變換器主要電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)
26.4.2開(kāi)關(guān).整流濾波電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型
26.4.3變壓器的優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型
26.4.4半橋PWM開(kāi)關(guān)變換器優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)
26.4.55V／500W輸出DCDC半橋PWM開(kāi)關(guān)變換器優(yōu)化設(shè)計(jì)舉例
26.4.6DC-DC全橋ZVS-PWM變換器主電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)
26.5單端反激PWM開(kāi)關(guān)變換器的優(yōu)化設(shè)計(jì)
26.5.1數(shù)學(xué)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(yōu)化設(shè)計(jì)舉例
26.6PWM開(kāi)關(guān)電源控制電路補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
26.6.1概述
26.6.2開(kāi)關(guān)電源瞬態(tài)響應(yīng)特性簡(jiǎn)介
26.6.3開(kāi)關(guān)變換器的頻域特性
26.6.4PWM開(kāi)關(guān)變換器小信號(hào)模型
26.6.5瞬態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型
26.6.6計(jì)算舉例
26.7DC-DC全橋移相式ZVS-PWM開(kāi)關(guān)電源補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)設(shè)計(jì)
26.7.1主電路及電壓.電流波形
26.7.2FBZVS-PWM變換器小信號(hào)模型
26.7.3FBZVS-PWM變換器主電路傳遞函數(shù)及頻率特性
26.7.4FBZVS-PWM開(kāi)關(guān)電源補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)設(shè)計(jì)模型
26.7.5典型設(shè)計(jì)舉例
參考文獻(xiàn)