從零學起開關電源設計入門 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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馬洪濤 著

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齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122318565

商品編碼：29387163699

齣版時間：2018-07-01

基本信息

商品名稱： 從零學起開關電源設計入門	齣版社： 化學工業齣版社	齣版時間：2018-07-01
作者：馬洪濤	譯者：	開本： 16開
定價： 59.00	頁數：	印次： 1
ISBN號：9787122318565	商品類型：圖書	版次： 1

內容提要

本書從實用角度齣發，全麵係統深入地闡述瞭開關電源 的基礎知識、典型開關電源的結構及工作原理、開關電源的 控製電路及各種保護電路的作用、開關電源的設計流程、開 關電源的調試與測試方法等，並給齣瞭幾種開關電源的設計 實例分析。 本書可供電子和電氣工程技術人員，儀器儀錶及傢電維 修人員，大專院校師生及電子愛好者閱讀。

《高效能電源轉換：原理、實踐與優化》 簡介 在當今高度互聯和數字化的世界中，幾乎所有電子設備都離不開穩定、高效的電源供應。從智能手機、筆記本電腦到服務器、電動汽車，再到復雜的工業控製係統和醫療設備，一個可靠的電源是它們正常運行的基石。本書《高效能電源轉換：原理、實踐與優化》旨在為讀者提供一個全麵而深入的電源轉換技術學習路徑，涵蓋從基礎理論到實際應用的各個方麵，特彆強調現代電源設計中至關重要的效率、可靠性和性能優化。 本書麵嚮對象廣泛，包括電子工程專業的學生、初入電源設計領域的工程師、希望提升現有電源設計技能的資深從業者，以及對電力電子技術感興趣的技術愛好者。我們相信，無論您是剛剛接觸電力電子的門外漢，還是尋求突破設計瓶頸的專傢，都能從本書中獲益匪淺。 內容概述 本書的結構設計循序漸進，從最核心的概念齣發，逐步深入到復雜的電路拓撲和高級設計技術。我們力求以清晰易懂的語言，結閤豐富的圖示和實例，讓讀者能夠輕鬆掌握關鍵知識點。 第一部分：電源轉換基礎理論 本部分是本書的基石，將帶領讀者迴顧和學習電力電子轉換的基本原理。 第一章：電力電子與電源轉換概述 詳細介紹電力電子的定義、發展曆程及其在現代社會中的重要性。 闡述不同類型電源（AC-DC, DC-DC, DC-AC, AC-AC）的功能和應用場景。 引入能量守恒、功率損耗等基本物理概念，為後續章節打下基礎。 討論電源轉換麵臨的主要挑戰，如效率、功率密度、電磁兼容性（EMC）等。 第二章：基本半導體開關器件 深入解析二極管（包括肖特基二極管）的工作原理、特性參數（如正嚮壓降、反嚮恢復時間）及其在開關電源中的應用。 詳細講解功率MOSFET的工作原理、柵極驅動要求、導通和關斷特性、損耗分析（導通損耗、開關損耗）以及選擇關鍵參數。 介紹IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）的結構、工作模式、優缺點，以及其在高功率應用中的適用性。 探討其他功率器件，如TRIAC、SCR等，及其在特定場景下的應用。 強調不同器件在不同應用下的選型依據，如電壓、電流等級、開關頻率、效率要求等。 第三章：電感與電容元件在儲能與濾波中的作用 深入研究電感器的基本原理、電感量計算、飽和特性、直流電阻（DCR）及其對效率的影響。 分析電容器的類型（電解電容、陶瓷電容、薄膜電容等）、等效串聯電阻（ESR）、等效串聯電感（ESL）及其對紋波和穩定性的影響。 講解電感和電容在能量存儲（如升壓、降壓）和能量傳遞過程中的作用。 詳細闡述它們如何用於平滑電流和電壓，減少輸齣紋波，以及選擇閤適的元件參數以滿足設計需求。 第四章：開關電源的基本拓撲結構 DC-DC轉換器： 降壓（Buck）變換器： 詳細分析其工作原理（連續導通模式 CCM 和斷續導通模式 DCM），推導占空比、輸齣電壓、紋波等關鍵公式。 升壓（Boost）變換器： 同樣分析其 CCM 和 DCM 工作模式，推導相關公式。 升降壓（Buck-Boost）變換器： 解釋其工作原理及特點。 SEPIC、Cuk、Zeta變換器： 介紹這些具有隔離或非隔離特性的變換器，分析其優缺點和適用範圍。 隔離型DC-DC變換器： 反激（Flyback）變換器： 詳細講解其基於變壓器的能量傳遞機製，分析其工作模式、變壓器設計要點、初次級繞組參數計算。 正激（Forward）變換器： 分析其工作原理，討論儲能與直通的權衡，以及如何處理變壓器勵磁電流。 半橋（Half-Bridge）和全橋（Full-Bridge）變換器： 介紹其結構、工作原理、優勢（提高功率密度，降低器件應力）及其在高功率應用中的地位。 AC-DC轉換器（整流與濾波）： 無源整流器： 分析半波、全波、橋式整流電路的工作原理、輸齣特性及紋波。 有源功率因數校正（PFC）： 介紹PFC的必要性，講解升壓PFC、Buck-Boost PFC等基本PFC電路的工作原理。 DC-AC逆變器： 簡單介紹其基本原理和應用。 第二部分：高級電源設計技術與優化 本部分將深入探討影響電源性能的關鍵因素，並介紹實現高效能設計的方法。 第五章：開關損耗的分析與抑製 深入剖析MOSFET在開關過程中的瞬態損耗（跨導損耗、體二極管損耗、反嚮恢復損耗），並分析其與開關速度、柵極驅動、寄生電容的關係。 介紹軟開關技術（ZVS-零電壓開關，ZCS-零電流開關）的原理，如相移全橋、諧振變換器等，分析其如何有效降低開關損耗。 討論降低柵極驅動損耗的策略，如優化柵極驅動器設計、使用低柵電荷的MOSFET。 講解選擇閤適的開關頻率對損耗和元件尺寸的權衡。 第六章：傳導損耗的降低與熱管理 分析導通損耗的來源，包括MOSFET的RDS(on)、電感DCR、PCB走綫電阻、二極管正嚮壓降等。 介紹如何通過選用低RDS(on)的MOSFET、低DCR的電感、優化PCB布綫來減小傳導損耗。 詳細闡述熱管理的重要性，包括散熱片的設計、熱阻的計算、PCB的散熱增強技術。 探討自然對流、強製風冷、液冷等散熱方式的選擇。 介紹熱建模和仿真在優化散熱設計中的應用。 第七章：電磁兼容性（EMC）設計 深入理解EMI（電磁乾擾）的産生機製，包括傳導輻射和空間輻射。 分析開關電源中常見的EMI源，如高頻電流環路、柵極驅動信號、變壓器漏感等。 介紹EMI濾波器的設計原理和選擇，包括輸入濾波、輸齣濾波。 講解PCB布局的EMC優化策略，如減小高頻電流環路麵積、閤理走綫、屏蔽接地。 討論屏蔽殼體、磁珠等減小輻射的技術。 介紹EMC測試標準和認證要求。 第八章：輸齣紋波與瞬態響應的優化 詳細分析輸齣電壓紋波的産生機理，包括電容ESR、ESL、電感紋波電流等。 介紹如何通過選擇低ESR/ESL的輸齣電容、優化輸齣濾波器的參數來減小紋波。 深入研究瞬態響應，分析負載變化時輸齣電壓的過衝和跌落。 講解控製環路設計對瞬態響應的影響，如PI/PID控製器的選擇和參數整定。 介紹增加輸齣濾波電容、設計閤適的反饋補償網絡等提高瞬態響應的方法。 第九章：反饋控製理論與環路穩定性分析 迴顧誤差放大器的基本工作原理，介紹跨導放大器（OTA）等常見誤差放大器結構。 深入講解PID（比例-積分-微分）控製器的設計原理，以及在電源控製中的應用。 分析開關電源的傳遞函數，包括功率級、PWM調製器、誤差放大器等模塊。 詳細講解頻率響應分析方法，如伯德圖（Bode Plot）、Nyquist圖，用於評估係統的增益裕度和相位裕度。 介紹如何通過補償網絡設計來保證係統的穩定性和動態性能。 探討電壓模式控製與電流模式控製的優缺點及其在不同應用中的選擇。 第十章：現代電源設計中的關鍵技術 同步整流（Synchronous Rectification）： 講解其工作原理，如何用MOSFET替代二極管以顯著降低導通損耗，以及同步整流控製技術。 多相交錯技術（Interleaving）： 介紹其如何降低輸入/輸齣紋波、提高效率、提升功率密度，並分析多相Buck、Boost拓撲。 GaN和SiC器件的應用： 介紹寬禁帶半導體材料（如氮化鎵GaN、碳化矽SiC）的特性，如高擊穿電壓、低導通電阻、極快的開關速度，以及它們在實現更高效率、更高功率密度電源中的優勢。 數字電源控製： 介紹數字電源控製的優勢，如靈活性、可編程性、集成度高，以及如何利用微控製器（MCU）或數字信號處理器（DSP）實現電源的監測、控製和優化。 inalámb充電技術： 簡要介紹無綫充電的基本原理（電磁感應、諧振耦閤），以及其在電源設計中的應用。 第三部分：實踐應用與案例分析 本部分將理論知識與實際工程相結閤，通過實例展示如何應用所學知識解決實際問題。 第十一章：電源設計流程與工具 詳細梳理一個完整的電源設計流程，包括需求分析、規格製定、拓撲選擇、元件選型、原理圖設計、PCB布局、原型製作、測試與調試。 介紹常用的電源設計輔助工具，如計算器、仿真軟件（如LTspice, PSpice, PSIM）、PCB設計軟件。 強調在設計過程中進行仿真驗證的重要性。 第十二章：典型電源應用案例分析 筆記本電腦適配器設計： 分析其對效率、功率密度、EMC的要求，以及如何選擇閤適的拓撲和控製策略。 LED驅動電源設計： 講解恒流控製、調光技術，以及在不同LED應用中的挑戰。 服務器電源單元（PSU）設計： 探討其對高效率（如80 Plus認證）、可靠性、熱管理的要求，以及PFC和LLC諧振變換器的應用。 汽車電子電源設計： 分析汽車環境的特殊要求（寬溫範圍、高瞬態電壓、EMC），以及DC-DC轉換器的應用。 便攜式充電器設計： 關注其小型化、高效率、快充功能的需求。 第十三章：可靠性與故障分析 探討影響電源可靠性的關鍵因素，如元件壽命、熱應力、電壓應力、環境因素。 介紹一些常見的電源故障模式（如元件損壞、輸齣不穩定、過載保護失效），以及如何進行故障診斷和排除。 強調設計中的冗餘、保護電路和降額使用。 本書特色 理論與實踐的深度結閤： 不僅講解深厚的理論基礎，更注重實際電路的設計和優化方法。 貼近現代設計需求： 強調效率、功率密度、EMC、可靠性等現代電源設計中的核心要素。 圖文並茂，易於理解： 大量使用電路圖、波形圖、PCB布局圖等，輔助讀者理解抽象概念。 案例分析豐富： 通過具體的應用案例，展示設計方法的實際應用。 麵嚮工程師的實用指南： 提供實用的設計技巧、選型建議和故障排除思路。 通過學習《高效能電源轉換：原理、實踐與優化》，讀者將能夠係統地掌握開關電源設計所需的知識和技能，無論是為瞭應對工作中的挑戰，還是為瞭在技術領域取得進一步的突破，本書都將是您不可或缺的學習夥伴。我們期待與您一同探索電力電子的奧秘，創造更高效、更可靠的能源解決方案。

評分☆☆☆☆☆

我必須得說，這本書的講解深度和廣度都超齣瞭我的預期，尤其是在係統級設計思維的培養上，做得非常齣色。很多電源設計書籍往往隻停留在單個模塊的分析，但這本書卻非常強調電源作為一個整體係統在實際應用中的錶現。比如，它花瞭不少篇幅討論瞭如何進行熱設計，這在實際産品開發中是決定成敗的關鍵因素之一，但常常被初級教材忽略。作者不僅分析瞭熱量産生的源頭，還給齣瞭具體的散熱方案和材料選擇的建議，這對於我們這些需要把設計從仿真推嚮實物的工程師來說，價值巨大。再者，對於電源的可靠性分析，書中也涉及瞭，比如MTBF（平均無故障時間）的估算和容錯設計。讀完之後，我不再僅僅滿足於電路能“跑起來”，而是開始思考這個電路在各種環境壓力下的“健壯性”如何。這種係統化的思考方式，纔是區分一個閤格工程師和一個初級操作員的關鍵，而這本書恰恰提供瞭這樣的思維框架。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構和內容編排，體現瞭作者深厚的工程素養和對初學者的極大體諒。它在內容組織上非常講究節奏感，不會讓讀者感到疲勞。每一個章節的末尾，都配有相關的習題或思考題，這些題目設計得非常巧妙，它們不是簡單的知識點復述，而是需要你綜閤運用前麵所學知識去分析和解決一個小問題。這種主動學習的方式，比被動閱讀要有效得多。而且，書中的圖示和示意圖質量極高，綫條清晰，標注明確，這在理解復雜的磁性元件設計和布局布綫時尤其重要。清晰的示意圖能夠瞬間瓦解文字描述帶來的理解障礙。總而言之，這本書的價值在於它成功地搭建起瞭一座從基礎理論到實際工程應用之間的橋梁，它不隻是教你如何設計一個電源，更重要的是，它培養瞭你成為一個獨立、可靠的電源工程師所必須具備的底層思維和解決問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的文字風格非常平易近人，幾乎沒有那種拒人於韆裏之外的“學術腔”，讀起來感覺就像是在聽一位經驗豐富的工程師在跟你分享他的“獨傢秘籍”。我特彆欣賞作者在描述一些復雜概念時所采用的類比手法。例如，在講解環路補償時，它沒有直接用復雜的傳遞函數去嚇唬讀者，而是用“反饋係統的響應速度和穩定性”來打比方，讓人能迅速抓住核心矛盾。這種把抽象概念具體化、形象化的能力，是很多技術作者所欠缺的。此外，書中對各種測試設備的選用和使用技巧也有涉及，比如示波器的探頭選擇對高頻測量的影響，這些都是教科書裏學不到的“野路子”經驗。這些細節的處理，讓這本書的實用價值直綫飆升，它不僅僅是知識的傳遞，更像是經驗的傳承。我拿著書上的建議去實際操作時，發現很多原本睏擾我很久的問題，迎刃而解，這極大地增強瞭我對電源設計的信心。

評分☆☆☆☆☆

從我個人的角度來看，這本書在故障排查和調試環節的處理，堪稱一絕。在電源設計完成後，實際調試階段往往會遇到各種意想不到的問題：紋波過大、瞬態響應差、甚至是不穩定振蕩。這本書並沒有僅僅提供理論上的解決方案，而是像一本“故障排除手冊”一樣，詳細列舉瞭常見問題的現象、可能的原因以及相應的調試步驟。它會引導你一步步去驗證輸入端、開關節點、輸齣濾波乃至反饋迴路，讓你有章可循地去定位問題根源，而不是盲目地調整參數。我記得有一次我遇到瞭輸齣電壓在輕負載下不穩定的問題，按照書上提到的幾個關鍵檢查點逐一排查，很快就鎖定瞭是某個電感的飽和特性導緻的。這種結構化的調試流程，極大地提高瞭我的工作效率，讓我不再懼怕復雜的硬件調試環節。這本書真正做到瞭“授人以漁”，教會瞭我如何像一個老手一樣去思考和解決問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是我的救星，特彆是對於像我這種剛踏入電子工程領域，對開關電源設計一竅不通的“小白”來說。一開始接觸這些術語和電路圖，感覺就像是在看天書，各種拓撲結構、環路補償、EMI/EMC，都讓我頭大。但這本書的敘述方式非常巧妙，它不是直接拋齣一堆復雜的公式，而是從最基礎的原理講起，像是在手把手地教你認識每一個元器件在電源轉換過程中扮演的角色。比如，它對MOSFET的開關特性和驅動方式的講解就特彆到位，讓我對功率器件的選型和應用有瞭清晰的認識。而且，作者在講解過程中，會穿插很多實際應用中的案例和“避坑”指南，這比那些隻講理論的教科書實用多瞭。我記得有一章專門講瞭反激式和正激式電源的區彆與選擇，對比得非常直觀，讓我一下子就明白瞭在不同場景下應該傾嚮於哪種拓撲。這本書的結構安排也很有邏輯性，從入門到深入，每一步都走得很穩健，讓人感覺每學完一章，自己的能力都在穩步提升，不再是那種零散的知識點瞭。對於初學者來說，這種由淺入深、注重實踐的講解方式，無疑是最好的敲門磚。