開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)(修訂版)

1、目錄第1篇PWM開關(guān)變換器的基本原理第1章開關(guān)變換器概論1.1 什么是開關(guān)變換器和開關(guān)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(guān)1.3.2 電感1.3.3 電容1.4 DC-DC變換器發(fā)展歷程、現(xiàn)狀和趨勢(shì)1.4.1 開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的歷程1.4.2 20世紀(jì)推動(dòng)開關(guān)電源發(fā)展的主要技術(shù)1.4.3 開關(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PWM變換器主電路拓?fù)?.1 Buck變換器4.1.1 線路組成4.1.2 工作原理4.1.3 電路各點(diǎn)的波形4.1.4 主要概念與關(guān)系式4.1.5 穩(wěn)態(tài)特性的分析4.2 Boost變

2、換器4.2.1 線路組成4.2.2 工作原理4.2.3 電路各點(diǎn)的波形4.2.4 主要概念與關(guān)系式4.2.5 穩(wěn)態(tài)特性的分析4.2.6 紋波電壓的分析及減少方法4.3 Buck-Boost變換器4.3.1 線路組成4.3.2 工作原理4.3.3 電路各點(diǎn)的波形4.3.4 主要概念與關(guān)系式4.3.5 優(yōu)缺點(diǎn)4.4 Cuk變換器4.4.1 線路組成4.4.2 工作原理4.4.3 電路各點(diǎn)的波形4.4.4 主要概念與關(guān)系式4.5 四種基本型變換器的比較4.6 四種基本型三電平變換器4.6.1 Buck三電平變換器電路與工作原理4.6.2 Buck三電平變換器輸出電壓與輸出電流的關(guān)系4.6.3 濾波器

3、設(shè)計(jì)4.6.4 Boost、Buck-BoostCKDD(-5/5"EDD)2uk三電平變換器第3章帶變壓隔離器的DC-DC變換器拓?fù)?.1 變壓隔離器的理想結(jié)構(gòu)7.2 單端變壓隔離器的磁復(fù)位技術(shù)7.3 自激推挽式變換器的工作原理7.4 能量雙向流動(dòng)的DC-DC變壓隔離器7.5 隔離式三電平變換器7.5.1 正激變換器3L線路7.5.2 半橋、全橋變換器3L線路第4章變換器中的功率開關(guān)元件及其驅(qū)動(dòng)電路10.1 雙極型晶體管10.1.1 晶體管的開關(guān)過(guò)程10.1.2 開關(guān)時(shí)間的物理意義及減小的方法10.1.3 抗飽和技術(shù)10.2 雙極型晶體管的基極驅(qū)動(dòng)電路10.2.1 一般基極驅(qū)動(dòng)電路

4、10.2.2 高壓雙極型晶體管基極驅(qū)動(dòng)電路10.2.3 比例基極驅(qū)動(dòng)電路10.3 功率場(chǎng)效應(yīng)管10.3.1 功率場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)10.3.2 功率場(chǎng)效應(yīng)管的靜態(tài)特性10.3.3 MOSFET的體內(nèi)二極管10.4 功率場(chǎng)效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題10.4.1 一般要求10.4.2 MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路10.5 絕緣柵雙極晶體管10.5.1 IGBT結(jié)構(gòu)與工作原理10.5.2 IGBT的靜態(tài)工作特性10.5.3 IGBT的動(dòng)態(tài)特性10.5.4 IGBT的柵極驅(qū)動(dòng)及其方法10.6 開關(guān)元件的安全工作區(qū)及其保護(hù)10.6.1 雙極型晶體管二次擊穿原因及對(duì)SOA的影響10.6.2 安全工作區(qū)(SOA)10.6.

5、3 保護(hù)環(huán)節(jié)一一RC緩沖器第5章磁性元件的特性與計(jì)算13.1 概述13.1.1 在開關(guān)電源中磁性元件的作用13.1.2 掌握磁性元件對(duì)設(shè)計(jì)的重要意義13.1.3 磁性材料基本特性的描述13.1.4 磁心型號(hào)對(duì)照表13.2 磁性材料及鐵氧體磁性材料13.2.1 磁心磁性能13.2.2 磁心結(jié)構(gòu)13.3 高頻變壓器設(shè)計(jì)方法13.3.1 變壓器設(shè)計(jì)方法之一一一面積乘積(AP)法13.3.2 變壓器設(shè)計(jì)方法之二一一幾何參數(shù)(KG)法13.4 電感器設(shè)計(jì)方法13.4.1 電感器設(shè)計(jì)方法之一一一面積乘積(AP)法13.4.2 電感器設(shè)計(jì)方法之二一一幾何參數(shù)(KG)法13.4.3 無(wú)直流偏壓的電感器設(shè)計(jì)13

6、.5 抑制尖波線圈與差模、共模扼流線圈13.5.1 抑制尖波的電磁線圈13.5.2 差模與共模扼流線圈13.5.3 使用對(duì)絞線時(shí)干擾的抑制13.5.4 使用電纜線時(shí)干擾的抑制13.6 非晶、超微晶(納米晶)合金軟磁材料特性及應(yīng)用13.6.1 非晶合金軟磁材料的特性13.6.2 超微晶合金軟磁材料的特性13.6.3 非晶、超微晶合金軟磁材料的應(yīng)用第6章開關(guān)電源占空比控制芯片及集成開關(guān)變換器的原理與應(yīng)用16.1 開關(guān)電源系統(tǒng)的隔離技術(shù)16.2 開關(guān)電源PWM控制芯片及智能功率開關(guān)16.2.1 1524/2524/3524芯片簡(jiǎn)介16.2.2 芯片的工作過(guò)程16.3 適用于功率場(chǎng)效應(yīng)管控制的IC芯片

7、16.3.1 1525A與1524的差另I16.3.2 1525A/1527A的應(yīng)用16.4 電流控制型脈寬調(diào)制器16.4.1 UC1846/UC1847工作原理及方框圖16.4.2 1842/2842/38428腳脈寬調(diào)制器16.5 智能功率開關(guān)及其應(yīng)用16.5.1 概述16.5.2 工作原理16.6 便攜式設(shè)備中電源使用的集成塊16.6.1 簡(jiǎn)介16.6.2 MAX863芯片的應(yīng)用16.6.3 MAX624芯片的應(yīng)用及設(shè)計(jì)方法第7章功率整流管19.1 功率整流二極管19.1.1 功率整流二極管模型19.1.2 功率二極管的主要參數(shù)19.1.3 幾種快速開關(guān)二極管19.2 同步整流技術(shù)19.

8、2.1 概述19.2.2 同步整流技術(shù)的基本原理19.2.3 同步整流驅(qū)動(dòng)方式19.2.4 同步整流電路19.2.5 SR-Buck變換器19.2.6 SR-正激變換器19.2.7 SR-反激變換器第8章有源功率因數(shù)校正器1.1.22 AC-DC電路的輸入電流諧波分量1 諧波電流對(duì)電網(wǎng)的危害1 AC-DC變流電路輸入端功率因數(shù)1 對(duì)AC-DC電路輸入端諧波電流限制1 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1.2.22 功率因數(shù)和THD1 功率因數(shù)的定義1 AC-DC電路輸入功率因數(shù)與諧波的關(guān)系1.3.22 Boost功率因數(shù)校正器（PFC）的工作原理1 功率因數(shù)校正的基本

9、原理1 Boost有源功率因數(shù)校正器（APFC）的主要優(yōu)缺點(diǎn)1.4.22 APFC的控制方法1 常用的三種控制方法1 電流峰值控制法1 電流滯環(huán)控制法1 平均電流控制法1 PFC集成控制電路UC3854A/B簡(jiǎn)介1.5.22 反激式功率因數(shù)校正器1 DCM反激功率因數(shù)校正電路的原理1 等效輸入電阻Re1 平均輸出電流和輸出功率1 DCM反激變換器等效電路平均模型第9章開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的均流技術(shù)1 概述1 開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)常用的均流方法1.27 輸出阻抗法1.27 主從設(shè)置法1.27 按平均電流值自動(dòng)均流法1.27 最大電流法自動(dòng)均流1.27 熱應(yīng)力自動(dòng)均流法1.27 外加均流控制器均流法第10

10、章開關(guān)電源的小信號(hào)分析及閉環(huán)穩(wěn)定和校正概述電感電流連續(xù)時(shí)的狀態(tài)空間平均法電流連續(xù)時(shí)的平均等效電路標(biāo)準(zhǔn)化模型電流不連續(xù)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)化模型復(fù)雜變換器的模型用小信號(hào)法分析有輸入濾波器時(shí)開關(guān)電源的穩(wěn)定問(wèn)題開關(guān)電源控制原理及穩(wěn)定問(wèn)題閉環(huán)及開環(huán)控制開關(guān)電源結(jié)構(gòu)框圖穩(wěn)定判別式波德圖繪制常見(jiàn)環(huán)節(jié)的幅頻特性和相頻特性快速繪制開環(huán)對(duì)數(shù)特性曲線的方法用開環(huán)特性分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能實(shí)測(cè)波德圖的方法及相關(guān)設(shè)備開環(huán)系統(tǒng)直接注入法閉環(huán)回路直接注入法測(cè)定波德圖，確定誤差放大器的參數(shù)TL431相關(guān)測(cè)定技術(shù)提高穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)方法參數(shù)變化影響趨勢(shì)的分析第2篇PWM開關(guān)變換器的設(shè)計(jì)與制作KKH1D2第11章反激變換器的設(shè)計(jì)概述電磁能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)

11、換工作方式的進(jìn)一步說(shuō)明變壓器的儲(chǔ)能能力反激變換器的同步整流反激式變換器的設(shè)計(jì)方法舉例電源主回路變壓器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)112W反激變壓器設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題計(jì)算變壓器的另一種方法反激變換器的緩沖器設(shè)計(jì)反激變換器的開關(guān)應(yīng)力跟蹤集電極電壓鉗位環(huán)節(jié)緩沖器環(huán)節(jié)工作波形緩沖器參數(shù)的確定低損耗緩沖器雙晶體管的反激變換器概述工作原理工作特點(diǎn)緩沖器工作頻率驅(qū)動(dòng)電路變壓器設(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)概述工作原理電感的最小值與最大值多路輸出能量再生線圈P2的工作原理單端正激變換器同步整流正激變換器的優(yōu)缺點(diǎn)變壓器設(shè)計(jì)方法方法一方法二第13章雙晶體管正激變換器的設(shè)計(jì)概述線路組成工作原理電容C的作用雙晶體管正激變

12、換器變壓器設(shè)計(jì)正激變換器的閉環(huán)控制及參數(shù)計(jì)算UPC1099的極限使用值和主要電性能UPC1099的應(yīng)用第14章半橋變換器的設(shè)計(jì)半橋變換器的工作原理偏磁現(xiàn)象及其防止方法偏磁的可能性串聯(lián)耦合電容改善偏磁性能串聯(lián)耦合電容的選擇階梯式趨向飽和的可能性及其防止直通的可能性及其防止軟啟動(dòng)及雙倍磁通效應(yīng)雙倍磁通效應(yīng)軟啟動(dòng)線路變壓器設(shè)計(jì)控制電路第15章橋式變換器的設(shè)計(jì)概述工作原理概述工作過(guò)程緩沖器的組成及作用瞬變時(shí)的雙倍磁通效應(yīng)變壓器設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)步驟及舉例幾個(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)概述線路結(jié)構(gòu)工作原理各點(diǎn)波形開關(guān)功率管的緩沖環(huán)節(jié)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

13、的設(shè)計(jì)損耗及設(shè)計(jì)原則簡(jiǎn)介設(shè)計(jì)原則滿足設(shè)計(jì)原則的條件表格曲線化的設(shè)計(jì)方法表17.1的形成與說(shuō)明擴(kuò)大表17.1的使用范圍第18章電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)概述熒光燈熒光燈的結(jié)構(gòu)及伏安特性高頻電子鎮(zhèn)流器的基本結(jié)構(gòu)半橋用聯(lián)諧振式電子鎮(zhèn)流器帶有源、無(wú)源功率因數(shù)電路的電子鎮(zhèn)流器有源功率因數(shù)校正電子鎮(zhèn)流器無(wú)源功率因數(shù)校正電子鎮(zhèn)流器第19章開關(guān)電源設(shè)計(jì)與制作的常見(jiàn)問(wèn)題干擾與絕緣干擾問(wèn)題及標(biāo)準(zhǔn)隔離與絕緣效率與功率因數(shù)高效率與高功率密度高功率因數(shù)智能化與高可靠性高頻電流效應(yīng)與扁平變壓器設(shè)計(jì)趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的產(chǎn)生扁平變壓器的設(shè)計(jì)第3篇軟開關(guān)-PWM變換器第20章軟開關(guān)功率變換技術(shù)硬開關(guān)技術(shù)與開關(guān)損耗高頻化與軟開關(guān)技術(shù)零電流

14、開關(guān)和零電壓開關(guān)諧振變換器準(zhǔn)諧振變換器多諧振變換器概述第21章ZCS-PWM和ZVS-PWM變換技術(shù)ZCS-PWM變換器工作原理運(yùn)行模式分析分析ZCS-PWM變換器的優(yōu)缺點(diǎn)ZVS-PWM變換器工作原理運(yùn)行模式分析分析ZVS-PWM變換器的優(yōu)缺點(diǎn)第22章零轉(zhuǎn)換-PWM軟開關(guān)變換技術(shù)零轉(zhuǎn)換-PWM變換器ZCT-PWM變換器工作原理運(yùn)行模式分析ZCT-PWM變換器的優(yōu)缺點(diǎn)數(shù)例分析三端ZCT-PWM開關(guān)電路ZVT-PWM變換器工作原理運(yùn)行模式分析ZVT-PWM變換器的優(yōu)缺點(diǎn)應(yīng)用舉例三端零電壓開關(guān)電路雙管正激ZVT-PWM變換器第23章移相控制全橋ZVS-PWM變換器DC-DCFBZVS-PWMDC-D

15、C變換器的工作原理PSCFBZVS-PWM變換器運(yùn)行模式分析PSCFBZVS-PWM變換器幾個(gè)問(wèn)題的分析占空比分析PSCFBZVS-PWM變換器兩橋臂開關(guān)管的ZVS條件分析PSCFBZCZVS-PWM變換器第24章有源鉗位軟開關(guān)PWM變換技術(shù)概述有源鉗位電路有源鉗位ZVS-PWM正激變換器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行分析有源鉗位并聯(lián)交錯(cuò)輸出的反激變換器有源鉗位反激-正激變換器第4篇開關(guān)電源的計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)第25章開關(guān)電源的計(jì)算機(jī)仿真電力電子電路的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)電路仿真分析（建模）方法SPICE和PSPICE仿真程序用SPICE和PSPICE通用電路模擬程序仿真開關(guān)電源概述功率半導(dǎo)體開關(guān)管的SP

16、ICE仿真模型控制電路的SPICE仿真模型正激PWM開關(guān)電源的SPICE仿真推挽式PWM開關(guān)電源的PSPICE仿真及補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)優(yōu)化選擇離散時(shí)域法仿真概述數(shù)值法求解分段線性網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)方程求解網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞霓D(zhuǎn)換時(shí)刻（邊界條件）非線性差分方程（大信號(hào)模型）小信號(hào)模型程序框圖仿真計(jì)算舉例第26章開關(guān)電源的最優(yōu)設(shè)計(jì)概述可行設(shè)計(jì)最優(yōu)設(shè)計(jì)開關(guān)電源的主要性能指標(biāo)工程最優(yōu)化的基本概念優(yōu)化設(shè)計(jì)模型設(shè)計(jì)變量目標(biāo)函數(shù)約束優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的一般形式工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)應(yīng)用最優(yōu)化方法的幾個(gè)問(wèn)題最優(yōu)解的性質(zhì)初始點(diǎn)的選擇收斂數(shù)據(jù)變量尺度的統(tǒng)一約束值尺度的統(tǒng)一多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題DC-DC橋式開關(guān)變換器的最優(yōu)設(shè)計(jì)DC-DC半橋式PWM開關(guān)變換器主要電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)開關(guān)、整流濾波電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型變壓器的優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型半橋PWM開關(guān)變換器優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)5V/500W輸出DC-DC半橋PWM開關(guān)變換器優(yōu)化設(shè)