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

圖書標籤:

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齣版社： 化學工業

ISBN：9787122318569

商品編碼：29487188347

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	齣版時間：2018-07-01
作者：馬洪濤	譯者：	開本： 16開
定價： 59.00	頁數：246	印次： 1
ISBN號：9787122318565	商品類型：圖書	版次： 1

《實用開關電源係統構建指南：從原理到實踐》 一、 導言：擁抱高效能源轉換的新紀元 在當今科技飛速發展的時代，對能源的需求呈現齣爆炸式增長，而能源的有效利用與高效轉換則成為製約技術進步的關鍵瓶頸之一。傳統綫性電源在效率、體積、發熱等方麵已難以滿足日益嚴苛的應用需求，開關電源（SMPS）憑藉其卓越的能量轉換效率、緊湊的設計、優良的功率密度以及廣泛的應用領域，早已成為現代電子設備不可或缺的核心組成部分。從手機充電器、電腦電源，到工業自動化控製係統、新能源汽車驅動，乃至航天航空領域，開關電源無處不在，深刻地改變著我們的生活和工作方式。 然而，開關電源的強大功能背後，是其復雜的設計原理和精密的工程實現。對於初次接觸開關電源領域的工程師、技術愛好者，或是希望深入理解其內在機製的學生而言，係統地掌握開關電源的設計方法、器件選擇、電路分析以及實際調試技巧，無疑是一項挑戰。本書《實用開關電源係統構建指南：從原理到實踐》正是為填補這一領域內的知識空白而生，旨在為讀者提供一條清晰、係統且實用的學習路徑，幫助您從開關電源的基本概念齣發，逐步深入到實際係統的構建與優化。 本書並非一本理論堆砌的教材，更側重於將深奧的物理原理與具體的工程實踐相結閤，以期讓讀者能夠真正理解開關電源的工作機製，並具備獨立設計、分析和調試開關電源係統的能力。我們相信，通過本書的學習，您將能夠自信地應對開關電源設計中的各種挑戰，並為您的創新項目注入強勁而高效的動力。 二、 理論基石：深入剖析開關電源的核心工作原理 本書將從最基礎的理論概念齣發，為讀者打下堅實的理論基礎。我們將首先介紹開關電源與綫性電源在基本工作模式、效率、功率密度等方麵的根本區彆，闡述開關電源之所以能夠實現高效率的關鍵——利用功率開關器件（如MOSFET、IGBT）的快速開關特性，在電感和電容等儲能元件的配閤下，實現能量的“存儲”與“釋放”，從而高效地完成電壓和電流的轉換。 隨後，我們將詳細解析幾種最基本、最常用的開關電源拓撲結構： 降壓型（Buck）轉換器： 這是最基礎也是應用最廣泛的拓撲之一，用於將較高直流電壓轉換為較低直流電壓。我們將深入剖析其工作原理，分析占空比（Duty Cycle）如何影響輸齣電壓，並詳細講解電感電流、電容電壓的紋波産生機理與抑製方法。 升壓型（Boost）轉換器： 適用於將較低直流電壓升高到較高直流電壓的應用場景。我們將闡述其工作原理，分析電感在升壓過程中扮演的角色，以及如何通過控製占空比來調節輸齣電壓。 升降壓型（Buck-Boost）轉換器： 能夠輸齣與輸入電壓極性相反的電壓，且輸齣電壓的幅值可以大於或小於輸入電壓。本書將詳細講解其工作模式，分析其獨特的電壓轉換特性。 隔離型拓撲（如Flyback、Forward、Half-Bridge、Full-Bridge）： 對於需要輸入輸齣電氣隔離的應用，隔離型開關電源至關重要。我們將逐一解析這些拓撲的基本工作原理、隔離變壓器的設計要點、以及它們在不同功率等級下的適用性。 在理解瞭基本拓撲後，本書將進一步深入探討開關電源設計中的核心要素： 功率器件選擇與驅動： 功率MOSFET、IGBT等功率開關器件是開關電源的心髒。我們將詳細介紹不同類型功率器件的特性、選擇標準（如耐壓、導通電阻、開關速度、熱阻等），以及如何設計閤適的驅動電路，確保功率器件能夠可靠、高效地工作。 電感與電容的設計與選型： 電感和電容是能量的存儲和濾波元件。我們將講解電感參數（如電感量、飽和電流、直流電阻）和電容參數（如容值、等效串聯電阻ESR、額定電壓）對開關電源性能的影響，並提供計算和選型的指導。 控製策略與反饋環路設計： 開關電源的穩定工作離不開精確的控製。本書將介紹電壓模式控製、電流模式控製（包括峰值電流模式和平均電流模式）等主流控製策略，並重點講解如何設計穩定的反饋環路，以應對負載變化、輸入電壓波動等外部乾擾，確保輸齣電壓的穩定。我們將涉及伯德圖（Bode Plot）分析、補償網絡設計等關鍵技術。 保護電路設計： 安全可靠是開關電源設計的重要考量。我們將探討過壓保護（OVP）、欠壓保護（UVP）、過流保護（OCP）、過溫保護（OTP）等關鍵保護機製的設計方法，確保係統在異常工況下能夠安全關斷，避免損壞。 三、 實踐應用：從設計到調試的實操指南 理論知識的掌握是基礎，而將其轉化為實際可用的係統則是最終目標。本書的另一核心價值在於其豐富的實踐指導內容。 元器件選型實戰： 基於前麵理論講解，本書將通過具體的實例，引導讀者如何根據具體的設計需求（如輸入電壓範圍、輸齣電壓、輸齣電流、功率等級、效率要求、成本考量等），從海量的電子元器件庫中，篩選齣最適閤的功率器件、控製IC、電感、電容、二極管、變壓器等關鍵元器件。我們將特彆關注市場上主流的元器件廠商和型號，並給齣實際選型的參考依據。 PCB布局布綫技巧： 高頻開關信號的PCB布局布綫對開關電源的性能至關重要。本書將深入講解如何優化PCB布局，減少寄生參數的影響，控製電磁乾擾（EMI），例如：關鍵電流路徑的最小化、地綫的處理、高頻信號的走綫規則、散熱設計等。 原理圖與PCB設計流程： 我們將引導讀者掌握使用主流EDA軟件（如Altium Designer, KiCad等）進行原理圖繪製和PCB設計的完整流程，從元器件庫的建立，到原理圖的連接，再到PCB的鋪設和驗證。 仿真工具的應用： 在實際製作前，利用仿真軟件（如LTspice, PSpice等）對設計進行驗證是提高成功率的有效手段。本書將介紹如何利用這些工具建立開關電源模型，進行瞬態分析、頻率響應分析，以及對各種參數進行掃描，預測實際運行中的性能錶現。 焊接與組裝指南： 對於初學者，本書將提供實用的焊接技巧和元器件的安裝指南，確保製作的樣機能夠準確復現設計意圖。 調試與故障排除： 製作完成後，調試是驗證和優化設計的關鍵環節。本書將提供一套係統化的調試流程，包括：靜態參數測量、動態響應測試、紋波測量、效率測量、EMI測試等。更重要的是，我們將詳細分析開關電源常見的故障現象，並提供相應的故障排除思路和方法，幫助讀者快速定位和解決問題。 四、 高級主題與前沿趨勢 為瞭幫助讀者進一步拓展視野，本書還將觸及一些更高級的主題和開關電源領域的前沿發展趨勢： 無損開關技術： 如軟開關（ZVS, ZCS）技術，它們如何在不增加復雜性的前提下，顯著降低開關損耗，提高效率，並減少EMI。 多相交錯技術： 在大功率應用中，通過多相交錯技術可以有效降低輸入輸齣紋波，提高係統可靠性。 功率因數校正（PFC）技術： 講解PFC的基本原理，以及主動式PFC和無源式PFC在不同應用中的作用和實現方式。 數字控製技術： 介紹基於微控製器（MCU）或DSP的數字控製在開關電源中的應用，包括其優勢、實現方法以及未來的發展方嚮。 GaN和SiC等新型功率器件的應用： 探討這些新型寬禁帶半導體材料在開關電源設計中的潛力，它們如何帶來更高的效率、更小的體積和更好的熱性能。 新能源領域的應用： 簡述開關電源在太陽能逆變器、電動汽車充電樁、儲能係統等新興能源領域的特殊設計考量。 五、 學習方法與讀者收益 本書的設計初衷是循序漸進，由淺入深。我們建議讀者按照章節順序進行學習，遇到疑難之處，可以迴溯前麵章節或參考附錄中的補充資料。理論學習與動手實踐相結閤是本書強調的學習方式。我們鼓勵讀者在學習過程中，積極進行元器件選型、原理圖繪製、PCB設計，並嘗試製作和調試實際電路。 完成本書的學習後，讀者將能夠： 深刻理解開關電源的基本原理和核心概念。 掌握主流開關電源拓撲結構的設計方法。 熟練進行元器件的選擇與計算。 掌握PCB布局布綫與EMC設計的基本原則。 具備使用仿真工具進行設計驗證的能力。 掌握開關電源的調試與故障排除技巧。 瞭解開關電源領域的發展趨勢和前沿技術。 最終能夠獨立完成一個功能完善、性能優良的開關電源係統設計。 無論您是初學者，還是有一定基礎的工程師，本書都將是您在開關電源設計領域進階的寶貴參考。我們期待本書能點燃您在能源轉換領域的探索熱情，助您在創造高效、可靠的電源解決方案的道路上，邁齣堅實而自信的步伐。

評分☆☆☆☆☆

這本書的獨到之處在於其對“為什麼”的深入挖掘。很多開關電源的書籍會直接給齣各種公式和設計流程，但《從零學起開關電源設計入門》卻花瞭很多篇幅去解釋這些公式是如何推導齣來的，為什麼選擇這樣的元器件，以及不同的設計選擇會帶來什麼樣的影響。這種“刨根問底”的精神，讓我能夠真正理解背後的原理，而不是簡單地套用公式。我尤其喜歡書中關於反饋環路設計的討論，作者詳細分析瞭不同類型補償電路的工作原理和穩定性判據，並給齣瞭具體的計算方法。這部分內容對於設計高性能、高穩定性的開關電源至關重要。此外，書中還涉及瞭多種不同功率等級的開關電源設計案例，從低功率的適配器到中高功率的服務器電源，作者都給齣瞭詳細的設計思路和關鍵注意事項，這為我提供瞭寶貴的參考。閱讀這本書，就像是在進行一場深度思維的訓練，讓我能夠從更宏觀的視角去審視開關電源的設計。

評分☆☆☆☆☆

這本書真是太棒瞭！我一直對電子元器件和電路原理充滿好奇，但總覺得開關電源這個領域離我有點遙遠，聽起來就很高深。直到我翻開瞭《從零學起開關電源設計入門》，纔發現事情並沒有我想象的那麼睏難。作者的講解方式非常接地氣，從最基礎的概念講起，比如什麼是電壓、電流、功率，這些在其他書中可能一筆帶過的內容，在這裏都得到瞭非常詳細的解釋。而且，作者還用瞭好多形象的比喻，讓我一下子就能理解那些抽象的物理定律。我特彆喜歡書中關於MOSFET和二極管工作原理的章節，作者通過生動的圖示和通俗的語言，把這些核心元器件的特性講得明明白白，不再是枯燥的參數堆砌。更讓我驚喜的是，書中並沒有直接拋齣復雜的公式，而是先引導讀者理解原理，再慢慢引入必要的數學模型。我感覺自己就像跟著一位經驗豐富的老師在一步步探索，完全不會感到迷失。即使是一些初學者可能容易混淆的概念，比如開關電源的幾種基本拓撲結構，作者也通過對比分析，讓我們清楚地認識到它們的優缺點和適用場景。讀完這本書，我感覺自己對開關電源的世界打開瞭一扇全新的大門，充滿瞭探索的動力。

評分☆☆☆☆☆

我是一名電子愛好者，平時喜歡自己動手做一些小項目。之前嘗試過一些簡單的電源電路，但對於開關電源一直望而卻步，總覺得太復雜瞭。無意中看到瞭《從零學起開關電源設計入門》這本書，抱著試試看的心態買來一讀，結果驚喜連連。書中的語言非常生動有趣，一點也不像傳統的教材那麼死闆。作者就像在和我們聊天一樣，把復雜的理論講得通俗易懂。我最喜歡的部分是關於各種保護功能的講解，比如過壓保護、過流保護等等。在現實生活中，我們用的很多電器都有這些保護功能，但一直不知道它們是如何實現的。這本書就把這些“幕後英雄”的工作原理講得清清楚楚，讓我對電子産品的安全性有瞭更深的理解。而且，書中還提供瞭很多可以動手實踐的簡單實驗，我跟著書中的指導，用一些基礎的電子元器件，竟然成功地搭建瞭一個小型的開關電源模塊，這讓我成就感爆棚！這本書真的讓我覺得，原來電子設計並沒有想象中那麼遙不可及，隻要有心，人人都可以成為“創客”。

評分☆☆☆☆☆

我是一名從事瞭十幾年電力電子工作的資深工程師，閱覽過大量的技術書籍和文獻。《從零學起開關電源設計入門》這本書，雖然封麵標題帶有“入門”二字，但其內容深度絕對不亞於一些專業的技術專著。作者在理論的嚴謹性、設計的實用性以及對前沿技術的把握上都做得非常齣色。書中對新型半導體器件在開關電源中的應用，如GaN和SiC器件的特性及設計考量，進行瞭深入的分析，這對於我們這些需要緊跟技術發展步伐的工程師來說，提供瞭非常及時的信息。我尤其欣賞書中關於高頻化設計挑戰的論述，以及作者提齣的解決方案，這正是當前行業內普遍關注的焦點。此外，書中對各種測試方法的介紹也十分詳盡，包括效率測試、瞬態響應測試、EMI測試等，並提供瞭具體的測試設備選擇和操作指南。這本書的內容非常全麵，涵蓋瞭從基礎理論到前沿應用，從原理分析到實踐操作的各個環節，絕對是電力電子領域一本不可多得的經典之作。

評分☆☆☆☆☆

作為一個已經接觸電子行業一段時間的工程師，我一直在尋找一本能夠係統性地梳理開關電源設計知識的書籍。《從零學起開關電源設計入門》這本書，雖然名字是“入門”，但其內容的深度和廣度著實讓我感到意外。作者在理論推導上嚴謹紮實，但又不會過於晦澀，能夠讓有一定基礎的讀者快速掌握核心概念。我尤其欣賞書中對各種損耗的分析，以及如何通過元器件選擇和電路設計來優化效率，這對於實際工程設計來說至關重要。書中關於PCB布局的建議也十分實用，很多細節都是我在實踐中吃過虧纔領悟到的，而這本書卻在一開始就給齣瞭明確的指導。我反復研讀瞭關於EMI抑製的部分，作者提齣的幾種常用方法，並分析瞭其背後的物理機製，這讓我對如何設計低噪聲的開關電源有瞭更清晰的認識。這本書不僅僅停留在理論層麵，還包含瞭大量的實例分析，通過實際的電路圖和參數，展示瞭如何將理論知識轉化為可行的設計方案。我甚至可以跟著書中的步驟，在腦海中模擬整個設計流程。這本書的優點在於它的係統性和實踐性，非常適閤想要在開關電源領域深入發展的工程師。