正版 开关变换器环路设计指南 从模拟到数字控制 桑佳亚·玛尼克塔拉 9787111560 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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桑佳亚·玛尼克塔拉 著

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• 数字电路
• 桑佳亚·玛尼克塔拉
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• 控制理论

店铺： 博古通今图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111560821

商品编码：29658061550

包装：平装-胶订

出版时间：2017-05-01

基本信息

书名：开关变换器环路设计指南 从模拟到数字控制

定价：55.00元

作者：桑佳亚·玛尼克塔拉

出版社：机械工业出版社

出版日期：2017-05-01

ISBN：9787111560821

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书对作者多年的开关电源设计经验进行了总结，从开关变换器环路的基本概念入手，抛开了繁杂的理论分析，主张通过电路直觉分析，并与实例相结合，对开关变换器的控制（模拟及数字）环路设计以及系统稳定性进行了直观的讲解。对于模拟环路补偿设计部分，对电流、电压模式控制方式以及典型的模拟补偿方案的不足进行了深入探讨；对于数字补偿设计部分，作者提出了全新的“Q值匹配”概念，并用实例进行分析。本书同时提供了大量的参考资料并解答了一些工程师在环路设计中经常碰到的问题。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《电力电子变换器设计原理与实践：从基础理论到先进控制策略》 内容简介 本书深入剖析了现代电力电子变换器设计的核心理念和关键技术，旨在为读者构建一套扎实而全面的知识体系，使其能够自信地应对从简单开关变换器到复杂多相系统，从基础模拟控制到前沿数字控制的各类设计挑战。全书以严谨的逻辑结构，循序渐进地引领读者探索电力电子变换器的奥秘，涵盖了从基本原理验证到实际应用落地的全过程，力求理论的精确性与实践的可操作性高度统一。 第一部分：电力电子变换器基础理论与核心概念 本部分是构建读者对电力电子变换器深入理解的基石。我们将从最基础的功率半导体器件特性出发，详细介绍二极管、MOSFET、IGBT等核心器件的导通、关断特性、损耗机制以及它们在电路中的作用。随后，我们将系统地阐述各种基本开关变换器的拓扑结构，包括升压（Boost）、降压（Buck）、升降压（Buck-Boost）以及反激（Flyback）、桥式（Bridge）等。 对于每种拓扑，我们将深入分析其工作原理、稳态分析（电感电流、电容电压纹波）、动态响应以及不同工作模式（连续导通模式 CCM、断续导通模式 DCM）。我们将运用基尔霍夫电压定律、电流定律以及能量守恒原理，推导出变换器的关键设计参数，如电压增益、电流增益、占空比等，并重点讲解如何根据输入输出条件和功率要求选择合适的拓扑。 此外，本部分还将详细介绍功率变换器中的关键滤波技术，包括输入滤波器和输出滤波器的设计，分析滤波器的选型原则（LC滤波器、EMI滤波器）、参数计算以及如何减小纹波对系统性能的影响。损耗分析也将是本部分的重点，我们将详细讲解开关损耗、导通损耗、磁芯损耗等，并提供优化设计的策略以提高变换器的效率。 第二部分：模拟控制技术在电力电子变换器中的应用 在掌握了变换器基本原理之后，本部分将重点聚焦于模拟控制技术，这是早期电力电子控制系统的核心。我们将详细介绍PID（比例-积分-微分）控制器的基本原理、传递函数以及在变换器控制中的具体应用。我们将分析变换器系统的开环传递函数，并讲解如何根据系统动态特性设计合适的PID控制器参数，以实现稳定的电压或电流输出。 本部分还将深入探讨误差放大器的设计，包括其跨导、带宽、相位裕度等关键参数的确定，以及如何在模拟域中实现高精度、宽带宽的控制。补偿网络的设计也将是重要内容，我们将讲解如何通过补偿网络改善系统的稳定性和瞬态响应。 此外，我们还将介绍一些传统的模拟控制策略，例如斜坡补偿（Ramp Compensation）在电压模式控制中的作用，以及电流模式控制（Current Mode Control）相对于电压模式控制的优势，包括更好的动态响应、内环电流限制以及消除斜坡补偿的需求。我们将详细分析电流模式控制器的结构和工作原理，并指导读者如何在其模拟电路中实现。 第三部分：数字控制技术在现代电力电子变换器设计中的革新 随着微控制器（MCU）和数字信号处理器（DSP）技术的飞速发展，数字控制已经成为现代电力电子变换器设计的主流。本部分将全面介绍数字控制在电力电子领域的应用，以及它带来的诸多优势，如灵活性、高精度、易于实现复杂控制算法以及智能化功能。 我们将从数字控制器的基本组成部分入手，包括模数转换器（ADC）、数字控制器（MCU/DSP）、数模转换器（DAC）以及PWM（脉冲宽度调制）信号生成。我们将详细讲解如何根据采样定理和变换器动态特性选择合适的采样频率，以及如何理解和处理ADC的量化误差。 在数字控制算法方面，我们将重点介绍数字PID控制器的实现。读者将学习如何在微控制器上编写代码实现PID算法，包括离散化方法、增益调度以及抗积分饱和等技术。我们将详细讲解如何通过软件调试和参数调整来实现与模拟PID控制器相媲美的性能，甚至超越。 本部分还将深入探讨更先进的数字控制策略，如数字电流模式控制的实现，包括斜率补偿的软件实现、虚拟电流检测等。我们还将介绍软开关技术（Soft Switching），例如零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS），并讲解如何在数字控制器中精确控制开关时序以实现软开关，从而大幅降低开关损耗，提高效率。 此外，我们还将介绍一些面向应用的数字控制技术，如自适应控制、预测控制等，这些技术能够使变换器在不同工作条件下都能保持最优性能。数字电源管理、通信接口（如I2C, SPI, CAN, Ethernet）的应用以及如何通过数字接口实现远程监控和参数配置也将得到详细阐述。 第四部分：高级主题与工程实践 本部分将超越基础理论和通用控制策略，触及一些电力电子变换器设计中的高级主题和工程实践中的关键考虑因素。 我们将探讨多相电力电子变换器的设计，分析其优势（更高的功率密度、更低的纹波、更好的散热）以及面临的挑战（更复杂的控制、拓扑设计）。我们将介绍两相、三相等拓扑的原理和控制方法。 磁性元件的设计与优化将是另一项重要内容。我们将深入讲解电感器和变压器的设计原则，包括磁芯材料的选择、损耗分析、绕组设计以及如何通过优化设计减小体积和提高效率。 EMI（电磁干扰）的抑制与合规性将是实际产品设计中不可或缺的一环。我们将详细分析EMI的产生机制，并介绍滤波、屏蔽、PCB布局等各种抑制EMI的有效措施，以及如何满足相关的行业标准。 可靠性与热管理也是决定产品生命周期的关键因素。我们将讨论功率半导体器件的结温、散热器设计、PCB的热阻分析以及如何通过合理的散热设计保证器件在高负荷下稳定工作。 最后，本部分还将提供一些实际工程设计的案例分析，从具体应用场景出发，展示如何将前述的理论知识和设计方法转化为实际的产品。这些案例将涵盖不同的应用领域，如电源适配器、LED驱动、电池充电器、电机驱动等，力求为读者提供更直观、更具指导性的实践经验。 本书特色 理论与实践相结合： 强调从基本原理出发，逐步深入到实际工程应用，提供可操作的设计指南。 覆盖模拟与数字控制： 全面介绍传统模拟控制和前沿数字控制技术，为读者提供广阔的技术视野。 深入的原理分析： 运用严谨的数学推导和物理模型，确保理论分析的准确性。 丰富的实例与案例： 通过实际应用案例，帮助读者更好地理解和掌握设计方法。 面向未来： 关注数字控制、软开关等前沿技术，助力读者跟上行业发展步伐。 本书适合于电子工程、电气工程、自动化等相关专业的本科生、研究生，以及从事电力电子产品研发、设计、应用工程师等专业人士。通过阅读本书，读者将能够系统地提升在电力电子变换器设计领域的理论素养和实践能力，为开发高性能、高效率、高可靠性的电力电子产品奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者似乎是该领域的权威人物，从书名中透露出的“指南”二字，就能感受到一种毋庸置疑的权威性和系统性。我一直认为，电源设计，尤其是环路补偿，是整个系统成败的关键所在。一个不稳定的电源，再好的外围电路也形同虚设。我非常关注书中对于现代数字控制技术在环路设计中的应用深度。现在的主流趋势必然是数字化，但如何恰当地运用ADC/DAC的精度、采样时延等因素来优化数字补偿器的性能，是许多工程师感到头疼的地方。我希望这本书能提供一套清晰的、可复制的数字环路设计流程，而不是仅仅停留在理论探讨层面。如果能结合一些业界公认的最佳实践（Best Practices），比如如何选择合适的PID参数、如何处理零点和极点的位置关系，那就太棒了。我可不想只是学会了如何套用公式，而是想真正理解为什么这样设计是最好的，以及在不同负载和输入电压变化下，这些设计决策会带来什么样的后果。

评分☆☆☆☆☆

作为一名自学的爱好者，我最大的困扰在于教材的“可读性”和“亲切感”。很多技术书籍往往陷入晦涩的数学推导，让人望而却步。我衷心希望这本书能以一种循序渐进的方式来引导读者，即使是对开关电源控制理论只有初步了解的人，也能逐步掌握其中的精髓。特别是在介绍概念时，如果能穿插一些形象的比喻或者实际的工程案例来辅助理解，那将极大地降低学习的门槛。例如，在讲解如何处理相频特性裕度（Phase Margin）和增益裕度（Gain Margin）时，如果能将这些抽象的指标与实际电路的瞬态响应特性紧密联系起来，我猜想读者的吸收效率会高出不止一个档次。我期待的不仅仅是一本工具书，更像是一位经验丰富的导师，能够在我迷茫时指点迷津，在我遇到瓶颈时提供突破口。如果这本书真的能做到这一点，那它的价值就远远超出了纸张本身。

评分☆☆☆☆☆

从书名来看，这本书覆盖了从“模拟”到“数字”的完整演进路径，这对于一个需要维护老旧系统同时又要开发新一代产品的工程师来说，简直是太贴心了。我总是在旧电路的调试中发现一些前辈遗留的、基于模拟元件的补偿网络，很多时候不清楚其设计意图。如果这本书能将这些经典的模拟补偿结构（比如Type II, Type III）与现代数字PID结构进行深入的对比分析，阐述它们各自的优缺点和适用场景，那将为我带来极大的启发。我希望看到的是一种知识的传承，而非简单的技术更迭。能够理解过去的设计哲学，才能更好地指导未来的创新。一本真正优秀的专业书籍，应该能提供一个宏观的视角，让读者看到整个技术发展脉络，而不仅仅是某个时间点的技术快照。这本书如果能做到这一点，无疑将成为我案头的常备参考书。

评分☆☆☆☆☆

最近我参与的一个项目，要求电源的动态响应速度必须达到毫秒级，这对现有的控制架构提出了严峻的挑战。因此，我对于书中关于“快”和“准”的性能指标如何通过环路设计实现的部分格外感兴趣。市面上很多资料侧重于系统的稳定运行，但对于追求极限性能，比如如何利用前馈控制（Feedforward）或更高级的预测控制来提升瞬态性能的章节，往往是一笔带过。我非常希望这本书能在这个领域有深入的挖掘，例如，如何精确建模系统的延迟，并在补偿器设计中有效地抵消这些不利影响。如果书中能提供具体的仿真模型和实际测试对比的数据，那就更能证明其理论指导的有效性了。我追求的不是“能工作”的电源，而是“性能卓越”的电源，这本书能否成为我实现这一目标的基石，我拭目以待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实吸引眼球，那种深沉的蓝色调，配上简洁有力的标题字体，一看就知道里面蕴含的知识分量不轻。我最近一直在琢磨如何将理论知识转化为实际应用，尤其是在处理那些看似简单却暗藏玄机的开关电源设计中，总感觉缺少那么一本能“打通任督二脉”的实战手册。听闻这本书对环路设计的讲解非常透彻，从传统的模拟控制到最新的数字控制策略，都有详尽的论述。我特别期待它能在我实际调试过程中提供一些“灵光乍现”的思路，毕竟理论与实践之间，那道“最后一公里”的鸿沟，常常需要一本优秀的指南来架设。希望它不仅仅是公式和波形的堆砌，而是能真正教会读者如何像经验丰富的工程师那样去思考、去预判和去解决那些让人抓狂的稳定性问题。如果能在书中看到一些经典的失败案例分析和解决之道，那就更完美了，毕竟从别人的错误中学习，远比自己反复试错要高效得多。我正在为手头的项目寻找提升产品性能的关键，这本书的出现，似乎正是雪中送炭。