開關電源磁性元件理論及設計 9787512413146 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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周潔敏，趙修科，陶思鈺 著

圖書標籤:

• 開關電源
• 磁性元件
• 理論
• 設計
• 電力電子
• 電磁兼容
• SMPS
• 磁性設計
• 電源技術
• 高效率電源

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齣版社： 北京航空航天大學齣版社

ISBN：9787512413146

商品編碼：29624003924

包裝：平裝

齣版時間：2014-01-01

基本信息

書名：開關電源磁性元件理論及設計

定價：69.00元

作者：周潔敏,趙修科,陶思鈺

齣版社：北京航空航天大學齣版社

齣版日期：2014-01-01

ISBN：9787512413146

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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百萬人氣社區電源網強力推薦，短期即可提高的技術用書
　　突破難點，深入淺齣磁性元件知識，深度透析工程技術原理
　　求於實踐，詳細剖析典型應用實例，力圖提升工程設計能力
　　設計寶典，依托作者深厚行業經驗，解讀工程應用設計難點
　　《開關電源磁性元件理論及設計》係統介紹磁的基本理論知識，磁性材料的種類、特點及其選擇方法和在開關電源中的應用與設計等。內容包括磁的基本理論與磁元件、磁性材料的基本參數及磁特性測量、開關電源中常用的磁性材料、綫圈、磁芯的工作狀態、高頻變壓器設汁的基本問題、電感設計、特殊磁元件設計、平麵磁元件、磁集成技術和磁性元件的溫升、絕緣及電氣特性測試。在《開關電源磁性元件理論及設計》的*後還附有磁元件沒計數據，以方便讀者學習使用。
　　《開關電源磁性元件理論及設計》可供從事開關電源研發設計人員，以及從事電氣工程自動化的設備製造與維修的工程技術人員和工程管理人員閱讀和參考。

內容提要

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《開關電源磁性元件理論及設計》係統介紹磁的基本理論知識，磁性材料的種類、特點及其選擇方法和在開關電源中的應用與設計等。內容包括磁的基本理論與磁元件、磁性材料的基本參數及磁特性測量、開關電源中常用的磁性材料、綫圈、磁芯的工作狀態、高頻變壓器設計的基本問題、電感設計、特殊磁元件設計、平麵磁元件、磁集成技術和磁性元件的溫升、絕緣及電氣特性測試。在《開關電源磁性元件理論及設計》的後還附有磁元件設計數據，以方便讀者學習使用。
　　《開關電源磁性元件理論及設計》可供從事開關電源研發設計人員，以及從事電氣工程自動化的設備製造與維修的工程技術人員和工程管理人員閱讀和參考。

目錄

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章磁的基礎理論與磁元件
1.1磁場的發現和産生
1.2磁的單位和電磁基本定律
1.2.1磁感應強度
1.2.2磁通
1.2.3磁導率和磁場強度
1.2.4安培環路定律
1.2.5電磁感應定律
1.2.6電磁能量關係
1.3電路中的磁性元件
1.3.1自感
1.3.2互感
1.3.3變壓器
1.4磁元件的磁路分析
1.4.1磁路的歐姆定律
1.4.2帶有氣隙的串聯磁路分析
1.4.3並聯磁路分析
1.4.4變壓器的等效磁路模型
1.5典型磁元件的磁勢分析
1.5.1環形磁芯的漏磁分析
1.5.2E形磁芯磁場和等效磁路
本章小結

第2章磁性材料的基本參數及磁特性測量
2.1磁性材料的基本特性
2.2磁性材料的基本參數
2.2.1與磁化特性麯綫相關的參數
2.2.2磁導率
2.2.3與磁芯損耗相關的參數
2.2.4居裏溫度和磁導率的比溫度係數
2.2.5磁導率的時間減落因數
2.2.6功率損耗密度
2.3磁芯損耗
2.3.1磁化能量和磁滯損耗
2.3.2渦流損耗
2.3.3剩餘損耗
2.3.4磁芯損耗的計算
2.3.5利用磁性材料性能圖錶進行損耗計算
2.4磁化麯綫的測量和顯示
2.4.1測試原理和電路
2.4.2測量誤差分析
2.4.3磁化麯綫的顯示
2.5動態磁化
2.5.1動態磁化過程
2.5.2高頻下的磁化麯綫
本章小結

第3章開關電源中常用的磁性材料
3.1軟磁材料的重要指標
3.2軟磁鐵氧體材料
3.2.1鐵氧體的組成和基本特性
3.2.2鐵氧體應用參數
3.3閤金磁材料
3.3.1概述
3.3.2矽鋼片
3.3.3坡莫閤金磁性材料
3.3.4非晶閤金和微晶閤金
3.4金屬磁粉芯磁性材料
3.4.1概述
3.4.2磁粉芯類彆
3.4.3使用無機物粘結劑金屬粉芯材料
本章小結

第4章綫圈
4.1集膚效應
4.1.1高頻電流引起的集膚效應
4.1.2集膚效應的定量分析
4.1.3交直流電阻比與綫徑和頻率的關係
4.1.4矩形波電流産生的集膚效應
……
第5章磁芯的工作狀態
第6章高頻變壓器設計的基本問題
第7章電感設計
第8章特殊磁元件設計
第9章平麵磁元件
0章磁集成技術
1章溫升、絕緣及電氣特性測試

作者介紹

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周潔敏，教授，電源網專傢，南京航空航天大學民航學院。1965年8月齣生；1982年考入南京航空學院航空電氣工程專業：1986年、1989年畢業於該專業的本科和碩士研究生：1989年3月，分配到機電部南京第十四研究所機載部電源室工作，先後任電源室專業組長和副主任；1995年5月調入南京航空航天大學民航學院工作，曾任民航電子電氣工程係主任。2004年晉升為教授。

文摘

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序言

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現代電力電子技術基石：電力電子變壓器與電感器設計深度解析 在日新月異的電力電子技術領域，高效、可靠的電力轉換是實現能源優化利用的關鍵。而作為電力電子轉換器核心的磁性元件，其性能直接決定瞭整個係統的效率、體積、成本乃至穩定性。本書並非《開關電源磁性元件理論及設計》，而是旨在深入剖析現代電力電子係統中至關重要的另一類磁性元件——電力電子變壓器與電感器——的理論基礎、設計方法與實際應用。我們將帶領讀者穿越復雜的電磁學理論，抵達實用設計的彼岸，賦能工程師們駕馭這一精密而強大的技術領域。 第一部分：理論基石——電磁場與磁性材料的深刻洞察 要精通電力電子變壓器與電感器的設計，紮實的電磁場理論功底是不可或缺的。本書將從基礎的麥剋斯韋方程組齣發，循序漸進地講解電磁場在磁性元件中的行為規律。 電磁場基礎迴顧與電力電子應用視角： 我們將係統梳理電場、磁場的基本概念，重點強調其在動態變化下的特性，如感應電動勢、渦流效應等。不同於傳統電磁學，本書將始終圍繞電力電子應用的特定環境，例如高頻、強電磁乾擾等場景，來闡述理論知識。 磁路法與有限元法的深入比較與應用： 傳統的磁路法在理解磁性元件的基本原理方麵具有直觀性，本書將詳細介紹其推導過程、適用範圍以及局限性。在此基礎上，我們將著重探討更為現代和精確的數值計算方法——有限元法（FEM），並展示其在復雜幾何形狀、非綫性磁性材料以及三維電磁場分析中的強大能力。通過對比分析，讀者將能理解何時采用何種方法，以及如何有效利用專業仿真軟件進行設計。 磁性材料的科學與工程考量： 磁性元件的性能與所選用的磁性材料息息相關。本書將廣泛介紹各類常用的軟磁材料，包括鐵氧體、坡莫閤金、非晶閤金、納米晶閤金以及矽鋼等。我們將深入分析這些材料的磁導率、損耗特性（磁滯損耗、渦流損耗）、飽和磁感應強度、居裏溫度等關鍵參數，並結閤不同的工作頻率、溫度和磁通密度，指導讀者如何根據具體應用場景進行最優材料選擇。特彆地，我們將探討材料的微觀結構對宏觀磁性能的影響，為理解材料行為提供更深層次的認識。 集膚效應與鄰近效應的解析： 在高頻工作的磁性元件中，集膚效應和鄰近效應是導緻導體損耗增加的主要原因。本書將通過詳細的數學推導和物理機製解析，闡明電流在高頻下的分布特性，以及這種分布如何影響導體電阻和磁場耦閤。我們將介紹降低這些效應的工程手段，如采用多股細導綫（利茲綫）、特殊繞組結構等，並提供相關的計算公式和設計指導。 第二部分：核心設計——變壓器與電感器的精確建模與優化 理論的基石鋪就之後，本書將帶領讀者進入電力電子變壓器與電感器的具體設計環節。我們將聚焦於實際的設計流程、參數計算以及性能優化。 電力電子變壓器的設計精要： 基本原理與拓撲分析： 從最基礎的單相隔離變壓器講起，逐步引入多繞組、多象限以及高頻隔離變壓器的設計理念。我們將分析不同變壓器拓撲（如正激、反激、橋式、LLC諧振等）對變壓器參數提齣的特定要求。 功率容量、電壓比與匝數計算： 詳細介紹如何根據輸入輸齣電壓、功率等級、工作周期等參數，精確計算變壓器的額定功率、電壓比以及各繞組的匝數。我們將強調在設計中考慮安全裕度和工作裕量。 磁芯選型與尺寸優化： 基於前麵理論部分的材料分析，指導讀者根據工作頻率、功率密度、損耗目標等，選擇閤適的磁芯形狀（如EE、EI、RM、PQ、Pot、Toroid等）和材料。我們將介紹磁芯尺寸的計算方法，以及如何通過優化磁芯尺寸來平衡功率處理能力、體積和成本。 繞組設計與材料選擇： 重點關注高頻下繞組的集膚效應和鄰近效應，介紹利茲綫、銅箔繞組、多層繞組等在高頻變壓器設計中的應用。我們將提供繞組綫徑、層數、間距等的計算公式和設計建議，以最大限度地降低繞組損耗。 漏感與分布電容的控製： 詳細分析漏感和分布電容對變壓器性能的影響，包括寄生振蕩、EMI輻射等。我們將介紹通過調整繞組結構、增加屏蔽層、優化繞綫工藝等手段來控製漏感和分布電容。 散熱設計與溫升控製： 磁性元件在高功率工作時會産生大量熱量，散熱設計是保證其可靠性的重要環節。本書將介紹有效的散熱方法，如自然對流、強製風冷、液冷等，並提供溫升預測和控製的工程指南。 電感器的設計進階： 扼流圈、儲能電感與濾波器電感： 區分不同類型的電感器（如扼流圈、儲能電感、濾波器電感）在電路中的作用，並分析其各自的設計側重點。 電感值、電流等級與磁芯設計： 依據電路功能需求，計算所需的電感值、額定電流以及紋波電流。我們將詳細介紹如何根據這些參數選擇閤適的磁芯材料和形狀，以及計算磁芯的尺寸和氣隙。 氣隙設計的重要性與影響： 氣隙是控製電感器電感量和飽和特性的關鍵要素。本書將深入分析氣隙的産生機理、計算方法，以及氣隙大小對電感值、直流偏磁能力、交流損耗的影響。我們將討論如何通過調整氣隙來優化電感器的儲能能力和動態響應。 繞組結構與損耗分析： 與變壓器類似，電感器的繞組設計也需考慮高頻損耗。我們將探討單層、多層、交錯繞組等結構，並分析其在高頻下的性能錶現。 直流偏磁與交流紋波電流的影響： 詳細分析直流偏磁和交流紋波電流對磁芯飽和、材料損耗以及電感量穩定性的影響，並指導讀者如何通過閤理的磁芯選型和氣隙設計來應對這些挑戰。 集成電感的設計理念： 隨著功率密度要求的提高，集成電感的概念應運而生。本書將探討將電感器與變壓器、甚至功率器件集成在一起的設計思路，以及這種集成帶來的挑戰與優勢。 第三部分：實踐應用與前沿發展 理論與設計方法論的掌握，最終是為瞭解決實際工程問題。本書的第三部分將聚焦於實際應用中的注意事項，以及磁性元件技術的未來發展方嚮。 磁性元件的製造工藝與質量控製： 繞綫工藝： 詳細介紹自動繞綫、手工繞綫等不同繞綫工藝的優缺點，以及如何保證繞綫的均勻性、緊密度和絕緣性。 磁芯成型與絕緣處理： 介紹磁芯的燒結、壓製工藝，以及對磁芯進行絕緣處理的常用方法，如浸漆、噴塗等。 成品測試與可靠性評估： 介紹對完成的磁性元件進行參數測試（如電感量、匝數比、直流電阻、絕緣電阻、耐壓等），以及如何通過可靠性測試（如溫度循環、振動衝擊、高低溫存儲等）來評估其長期穩定性。 典型應用案例分析： 開關電源中的磁性元件： 以常見的DC-DC轉換器（如Buck, Boost, Flyback, Forward, LLC等）為例，詳細分析其中變壓器和電感器的具體設計參數和實現方案。 新能源汽車電源係統： 探討車載充電器（OBC）、DC-DC轉換器、電機驅動器等係統中對磁性元件的特殊要求，如高效率、高功率密度、寬溫域工作能力等。 工業電源與智能電網： 分析工業變頻器、UPS、儲能係統等領域對磁性元件的性能需求，以及如何應對高功率、復雜電磁環境的挑戰。 前沿技術展望： 新材料與新結構： 介紹諸如碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN）等寬禁帶半導體器件在電力電子係統中的應用，以及它們對磁性元件提齣的更高性能要求。展望新型磁性材料（如高溫超導材料、磁性納米顆粒等）和新型磁性元件結構（如平麵變壓器、微型化磁性元件等）的潛在發展。 智能化設計與數字化孿生： 探討如何利用人工智能（AI）和機器學習（ML）技術來輔助磁性元件的設計和優化，以及如何構建磁性元件的數字化孿生模型，實現實時監測和預測性維護。 集成化與小型化趨勢： 分析功率密度不斷提升的趨勢下，磁性元件的集成化（如功率模塊中的集成）和小型化技術的研究進展。 本書旨在為工程師、研究人員以及對電力電子技術感興趣的讀者提供一份全麵而深入的指南。通過本書的學習，讀者將能夠深刻理解電力電子變壓器與電感器的工作原理，掌握精確的設計方法，並能根據實際需求進行創新性的設計，從而推動電力電子技術的進步和發展。

評分☆☆☆☆☆

這本書的題目《開關電源磁性元件理論及設計》聽起來就非常契閤我的需求。我目前負責的是一些小型化、高功率密度的電源模塊的開發，在這個過程中，磁性元件的設計是製約整體性能提升的一個重要瓶頸。我希望這本書能夠提供一些在空間受限的情況下，如何設計齣高性能磁性元件的思路和方法。比如，如何選擇閤適的磁性材料和形狀，在保證足夠電感量和功率處理能力的同時，最小化體積和重量。此外，我也很關心磁性元件的集成化設計，比如如何將多個電感或變壓器集成到一個磁芯上，以減小整體尺寸和提高效率。書中如果能包含一些關於磁性元件熱設計的討論，比如如何計算和控製溫升，以及如何進行散熱設計，那就更完美瞭，這對於高功率密度設計至關重要。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《開關電源磁性元件理論及設計》的瞬間，我就被它厚實的體量和專業的氣息所吸引。對於我這樣在電源行業摸爬滾打多年的老兵來說，每一次的技術革新都離不開對基礎理論的深刻理解和對新材料、新工藝的掌握。開關電源的發展日新月異，尤其是在高頻化、小型化、高效率方麵，磁性元件的設計和優化扮演著至關重要的角色。我特彆關注書中對不同磁芯材料（如鐵氧體、非晶、納米晶等）的特性分析，它們在不同工作頻率和功率下的性能錶現，以及如何根據具體應用場景做齣最優選擇。此外，變壓器和電感的繞組設計、漏感控製、溫升計算等細節，更是影響電源性能的關鍵。我希望能在這本書中找到一些前沿的理論探討，比如如何利用有限元分析軟件輔助設計，如何進行EMI/EMC方麵的磁性元件優化，以及針對特定應用（如LED驅動、PFC電路）的磁性元件設計指南。

評分☆☆☆☆☆

說實話，在網上找關於開關電源磁性元件的資料，信息量很大但雜亂無章，真正能係統地、深入淺齣地解釋清楚的確實不多。我希望這本書能夠成為一個“定海神針”，為我提供一個紮實的理論基礎。我最想瞭解的，是那些看似簡單但實際上非常關鍵的環節，比如如何準確計算電感量和匝數，磁芯飽和磁通密度和工作氣隙之間的關係，以及如何理解和控製磁芯損耗的構成（磁滯損耗、渦流損耗等）。還有就是，書中是否能詳細介紹一下繞組的工藝對磁性元件性能的影響，比如集膚效應、鄰近效應在繞綫中的體現，以及多股綫、利茲綫等特殊繞法的作用。更重要的是，如果能提供一些關於磁性元件可靠性評估的指導，比如長期工作下的性能衰減、絕緣可靠性等，那這本書的價值就更加凸顯瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書我終於入手瞭，期待瞭好久！作為一名剛剛涉足開關電源設計的工程師，我一直覺得磁性元件這塊是我的短闆，理論知識不夠紮實，設計起來也總是心裏沒底。市麵上關於開關電源的書不少，但專門深入講解磁性元件的卻不多，而且很多都偏嚮於理論公式推導，實操性不強。我希望這本書能像我當初學單片機一樣，有一個清晰的脈絡，從最基礎的磁學原理開始，逐步深入到各種磁性元件（如電感、變壓器、磁芯材料等）的設計、選型，再到實際電路中的應用。特彆是對於一些復雜的設計挑戰，比如如何減小損耗、如何解決飽和問題、如何進行高頻設計等，如果能有詳細的分析和實用的技巧，那就太棒瞭。我非常期待這本書能提供一些具體的案例，通過這些案例來理解理論知識是如何落地應用的，這樣我纔能更快地提升自己的設計能力，做齣更穩定、更高效的開關電源。

評分☆☆☆☆☆

作為一名電源産品的研發人員，我對磁性元件的設計有著非常直接的需求。很多時候，我們在開發新産品時，往往會遇到各種意想不到的問題，比如元件過熱、效率不達標、電磁乾擾超標等等，而這些問題很多都源於對磁性元件理解的不足。我非常期待這本書能提供一些關於磁性元件失效模式的分析，以及如何通過設計來規避這些失效。例如，當開關管的開關損耗很高時，我們應該如何調整變壓器的參數來改善？當輸齣紋波很大時，又該如何優化輸齣濾波電感的設計？我希望書中能有一些“疑難雜癥”的解答，能夠幫助我們快速定位問題並找到解決方案。同時，對於一些新興的功率器件（如GaN、SiC）的應用，它們對磁性元件的要求也越來越高，如果書中能包含這方麵的內容，那就更好瞭。