開關電源設計入門 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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沙占友，龐誌峰，周萬珍 等 著

圖書標籤:

• 開關電源
• 電源設計
• 電力電子
• SMPS
• 電路設計
• 電子工程
• 入門
• 電源技術
• 變壓器
• 控製電路

齣版社： 中國電力齣版社

ISBN：9787512332560

版次：1

商品編碼：11111217

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2013-01-01

用紙：膠版紙

頁數：260

字數：358000

正文語種：中文

內容簡介

《開關電源設計入門》全麵、深入、係統地闡述瞭開關電源設計的入門知識，並給齣典型設計實例。《開關電源設計入門》遵循先易後難、化整為零、突齣重點和難點的原則，在介紹開關電源基本原理與構成的基礎上，首先將開關電源劃分成若乾個基本單元電路，依次闡述開關電源一次側、二次側電路及反饋電路的設計，再闡述高頻變壓器的設計，然後介紹整機電路設計的關鍵技術，最後對30種開關穩壓器、交／直流開關電源及特種開關電源的電路做瞭深入分析。所述內容可幫助讀者快速、全麵、係統地掌握開關電源的設計與製作知識。
《開關電源設計入門》融實用性、科學性於一體，內容由淺人深，循序漸進，通俗易懂，圖文並茂，是一本開關電源的入門指南，適閤開關電源行業中的工程技術人員和初學者閱讀。

作者簡介

沙占友，1968年畢業於南開大學，河北科技大學二級教授，博士生導師，享受國務院政府特殊津貼專傢，校級教學名師，河北省優秀教師。長期從事數字化測量技術、智能傳感器係統及開關電源的研究工作。已齣版《開關電源優化設計》、《LED照明驅動電源優化設計》、《數字化測量技術》（高校教材）、《單片機外圍電路設計》（獲全國優秀暢銷書奬）、《單芯片交換式電源設計與應用技術》（中國颱灣·全華科技圖書股份有限公司）、《智能傳感器係統設計與應用》等60部著作，發錶學術論文342篇。曾先後獲得河北省普通高校優秀教學成果一等奬、河北省科技進步奬、河北省十大發明奬和’97布魯塞爾尤裏卡銀奬。

內頁插圖

目錄

前言

第一章 開關電源的基礎知識
第一節 開關電源名詞解釋
第二節 集成穩壓電源的分類
一、集成穩壓電源的分類
二、開關電源的分類
第三節 開關電源與綫性電源的性能比較
一、開關電源的主要特點
二、開關電源與綫性電源的性能比較
第四節 開關電源的基本原理
一、開關電源的工作方式
二、脈寬調製控製器的基本原理
三、單片開關電源的構成與基本原理
第五節 開關電源集成電路的産品分類
一、PWM控製器集成電路的産品分類
二、單片開關電源集成電路的産品分類
三、開關穩壓器集成電路的産品分類

第二章 開關電源的基本電路
第一節 基準電壓源電路
一、傳統基準電壓源的基本原理
二、帶隙基準電壓源的基本原理
第二節 誤差放大器電路
第三節 電壓控製型開關電源的基本電路
第四節 電流控製型開關電源的基本電路
第五節 電荷泵式開關電源的基本電路
第六節 基於電感電流連續導通模式的恒流驅動電路
第七節 反饋電路的基本類型
第八節 開關電源的過熱保護電路

第三章 開關電源單元電路的設計
第一節 輸入保護電路的設計
一、輸入保護電路的基本構成
二、熔絲管
三、熔斷電阻器
四、負溫度係數功率熱敏電阻器
五、壓敏電阻器
第二節 電磁乾擾濾波器的設計
一、電源噪聲及其抑製方法
二、簡易電磁乾擾濾波器的設計
三、復雜電磁乾擾濾波器的設計
第三節 開關電源輸入整流濾波電路的設計
一、輸入整流管的選擇
二、輸入整流橋的選擇
三、輸入濾波電容器的選擇
四、倍壓整流及交流輸入電壓轉換電路的設計
第四節 開關穩壓器輸入整流濾波電路的設計
一、輸入整流濾波器的選擇與設計麯綫
二、輸入整流濾波器的設計步驟
三、輸入整流濾波器的設計實例
第五節 功率開關管的選擇
一、雙極型功率開關管的選擇方法
二、MOSFET功率開關管的選擇方法
三、IGBT功率開關管的選擇方法
第六節 漏極鉗位保護電路的設計
一、漏極上各電壓參數的電位分布
二、漏極鉗位保護電路的基本類型
三、漏極鉗位保護電路的設計方法及實例
第七節 輸齣整流管的選擇
一、快恢復及超快恢復二極管的選擇
二、肖特基二極管的選擇
三、幾種整流管的性能比較
第八節 輸齣濾波電容器的計算與選擇
一、輸齣濾波電容器的容量計算
……
第四章 高頻變壓器的設計
第五章 開關電源整機電路設計的關鍵技術
第六章 開關穩壓器及直流開關電源的電路分析
第七章 AC／DC式開關電源的電路分析
第八章 特種開關電源的電路分析

參考文獻

前言/序言

《低壓直流電源係統構建與優化：從理論到實踐》 一、 概述 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入理解低壓直流（LVDС）電源係統構建與優化的知識框架。我們將跳脫傳統單一開關電源的設計視角，將目光聚焦於構成一個完整、穩定、高效的低壓直流供電網絡所需的各個環節。從基礎的電能轉換原理，到復雜的係統級集成與控製，再到實際應用中的可靠性保障與性能提升，本書將逐步揭示低壓直流電源係統的奧秘，幫助讀者掌握從概念設計到實際部署的全過程。 本書的讀者對象包括但不限於：電子工程領域的初學者、尋求係統化知識的在職工程師、對新能源領域直流供電感興趣的研究人員、以及任何希望深入瞭解現代電子設備背後供電邏輯的讀者。我們力求以一種循序漸進、邏輯清晰的方式，將復雜的理論概念轉化為易於理解的知識，並輔以大量的工程實踐案例，確保讀者在閱讀過程中能夠融會貫通，觸類旁通。 二、 核心內容深度剖析 第一部分：低壓直流電源係統的基礎理論與核心組成 1. 直流電源的本質與發展演進： 直流電的曆史迴溯： 簡要迴顧直流電與交流電的“戰爭”，以及直流電在現代電子設備中的不可替代性。 低壓直流的定義與應用場景： 明確低壓直流的電壓範圍（例如，常見於 3.3V、5V、12V、24V、48V 等），並詳細列舉其在消費電子、通信基站、工業自動化、醫療設備、新能源儲能係統、電動汽車等領域的廣泛應用。 與高壓直流（HVDC）的區分與聯係： 闡述二者在電壓等級、傳輸距離、應用場景上的差異，以及在大型能源互聯網中的潛在協同作用。 直流供電的優勢分析： 深入探討直流供電在提高係統效率、簡化設計、減少電磁乾擾（EMI）、便於集成儲能等方麵相較於傳統交流供電的顯著優勢。 2. 低壓直流電源係統的基本構成單元： 電能輸入與預處理： 交流市電輸入接口： 探討AC-DC轉換前的輸入濾波、浪湧保護、EMI抑製等設計考量。 新能源直入接口： 分析太陽能光伏、風力發電等直流源的接入特點、MPPT（最大功率點跟蹤）技術的基本原理及在直流係統中的應用。 電池儲能接口： 介紹不同類型電池（鉛酸、鋰離子、鎳氫等）的特性，以及電池管理係統（BMS）在充電、放電、保護、均衡等方麵的關鍵作用。 電壓轉換核心模塊： DC-DC轉換拓撲概覽： 詳細介紹 Buck (降壓)、Boost (升壓)、Buck-Boost (升降壓)、Cuk、SEPIC、Flyback 等經典DC-DC轉換拓撲的原理、工作波形、效率特點、適用場景及優缺點。重點分析每種拓撲在低壓應用中的具體考量，如元件選擇、功率損耗、瞬態響應等。 多相與並聯技術： 探討如何通過多相轉換提高輸齣電流能力和降低紋波，以及DC-DC變換器的並聯冗餘與均流技術，以滿足大功率或高可靠性需求。 非隔離型與隔離型DC-DC： 深入分析隔離型DC-DC（如Flyback, Forward, Half-Bridge, Full-Bridge）在安全隔離、EMI抑製、多路輸齣方麵的優勢，以及其設計復雜性與效率摺衷。 電壓穩定與濾波單元： 輸齣電壓反饋與調節： 講解電壓模式控製、電流模式控製（峰值電流控製、平均電流控製）等控製策略的原理與優劣，以及PID控製在其中的作用。 輸齣濾波設計： 詳細闡述LC濾波器、RC濾波器、EMI濾波器在抑製輸齣電壓紋波、瞬態響應改善、電磁兼容性（EMC）達標中的作用。分析濾波器參數的選取方法，以及如何與負載特性相結閤進行優化。 保護與監控模塊： 過壓保護（OVP）、欠壓保護（UVP）、過流保護（OCP）、短路保護（SCP）： 介紹不同保護機製的實現方式、觸發原理、響應速度要求，以及如何通過硬件電路或微控製器實現。 過溫保護（OTP）： 分析溫度傳感器在電源模塊中的位置與作用，以及過溫報警與關斷策略。 係統狀態監控與通信： 探討遙測（電壓、電流、溫度、狀態指示）和遙控（開關機、參數設置）在現代直流電源係統中的重要性，以及I2C、PMBus、CAN、RS485等通信接口的應用。 第二部分：低壓直流電源係統的係統級設計與集成 1. 係統架構設計原則： 模塊化設計思想： 強調采用標準化的電源模塊，如DC-DC轉換模塊、AC-DC模塊、電池充電模塊等，實現係統的靈活配置、易於維護和快速升級。 冗餘與備份策略： 詳細講解N+1冗餘、2N冗餘等配置方式，以及如何通過雙母綫、自動切換等技術提升係統供電的連續性和可靠性，特彆是在關鍵應用場景下。 功率分配與均衡： 分析如何閤理分配不同功率模塊的負載，以及在多路輸齣或多源輸入的係統中實現功率的有效利用和負載均衡。 熱管理與散熱設計： 深入探討電源係統的整體散熱方案，包括自然散熱、強製風冷、液冷等，以及PCB布局、元件選型對散熱性能的影響。 2. 高效率與低損耗設計： 能效標準與認證： 介紹如能源之星（Energy Star）、80 PLUS等與電源效率相關的國際標準，以及在設計中如何滿足這些標準。 軟開關技術： 講解零電壓開關（ZVS）和零電流開關（ZCS）的原理，以及它們如何顯著降低功率器件的開關損耗，提高轉換效率，尤其是在高頻工作時。 功率器件選擇與優化： 分析MOSFET、IGBT、GaN（氮化鎵）、SiC（碳化矽）等功率半導體的特性，以及如何根據應用需求選擇最優的器件。討論柵極驅動電路的設計對開關性能的影響。 磁性元件設計與優化： 深入探討變壓器、電感器的設計原則，包括磁芯材料選擇、繞組結構、功率損耗分析（銅損、鐵損），以及如何通過集成化設計減小尺寸和提高效率。 無負載功耗（No-load Power Consumption）的降低： 分析低負載或空載時電源的功耗來源，並介紹相應的優化技術，如輕載高效模式（Light Load Efficiency Mode）。 3. 電磁兼容性（EMC）設計： EMC基礎理論： 解釋輻射發射（RE）、傳導發射（CE）、抗電磁乾擾（EMI）、靜電放電（ESD）等基本概念。 EMI的産生機理： 分析開關電源中EMI的主要來源，如開關噪聲、寄生參數耦閤、PCB走綫等。 EMC設計技術： 詳細介紹如何通過PCB布局優化（如關鍵信號綫短而直、地綫設計、電源/地平麵）、屏蔽技術、濾波技術（差模、共模濾波）、器件選擇（如低EMI的元器件）、時序控製等來抑製EMI。 EMC測試與認證： 介紹常見的EMC測試項目和標準（如FCC、CE），以及如何在設計階段就考慮測試要求，降低後期整改的風險。 4. 可靠性與長壽命設計： 元器件的壽命與可靠性： 分析電解電容、固態電容、功率器件、連接器等關鍵元器件的失效模式和可靠性指標（MTBF）。 降額設計原則： 闡述在電壓、電流、功率、溫度等方麵對元器件進行閤理降額，以延長其使用壽命。 環境適應性設計： 考慮工作溫度範圍、濕度、振動、海拔等環境因素對電源係統穩定性和可靠性的影響，並提齣相應的對策。 故障分析與失效模式（FMEA）： 介紹如何通過係統性的故障模式與影響分析，提前識彆潛在的失效風險，並設計相應的預防和緩解措施。 第三部分：低壓直流電源係統的應用與發展趨勢 1. 典型應用場景深入解析： 通信基站供電係統： 分析其對可靠性、冗餘性、效率、功率密度、模塊化要求，以及在分布式供電、混閤供電（市電+電池+新能源）中的設計挑戰。 工業自動化與控製係統： 探討在惡劣工業環境下的EMC、防爆、寬溫域等特殊需求，以及對24V、48V直流母綫係統的應用。 數據中心直流供電： 介紹集中式直流配電、分布式直流轉換、高壓直流（400V DC）到低壓直流（12V/48V DC）的轉換，以及其在高效率、高功率密度方麵的優勢。 新能源係統（光伏、儲能）： 深入分析MPPT控製器、DC-AC逆變器、DC-DC升壓/降壓模塊、BMS在新能源係統中的集成與協同工作。 電動汽車（EV）車載充電與DC-DC轉換： 講解車載DC-DC轉換器在電池充放電管理、低壓用電係統供電中的作用，以及高壓轉低壓（HV-LV）DC-DC的設計挑戰。 2. 智能化與數字化電源管理： 數字電源控製： 介紹采用微控製器（MCU）或數字信號處理器（DSP）進行電源控製的優勢，如更靈活的算法實現、更精確的參數調節、更強的自適應能力。 電源管理與通信協議： 深入探討PMBus、I2C、SMBus等數字通信協議在電源監控、配置、故障診斷和遠程管理中的應用。 預測性維護與自診斷： 探討如何利用數據分析和機器學習技術，實現電源係統的預測性維護，提前發現潛在故障。 能源互聯網中的角色： 分析低壓直流電源係統在智能電網、微電網、能源互聯網中的作用，以及其與能源管理係統的協同。 3. 未來發展趨勢展望： 更高功率密度與集成度： 探討新材料（GaN、SiC）、新工藝（三維集成）以及多功能集成（如電源、通信、控製一體化）在提升電源性能方麵的前景。 極緻能效與綠色能源： 隨著環保意識的提升，對電源效率的要求將不斷提高，以及如何更好地集成和管理可再生能源。 柔性化與智能化供電： 探討未來供電係統如何更加智能化、自適應化，以滿足日益多樣化的電子設備需求。 安全性與網絡安全： 在數字化和互聯互通日益普遍的情況下，電源係統的網絡安全也成為一個重要的考量因素。 四、 實踐導嚮與案例分析 本書並非純粹的理論堆砌，我們將在每個章節中穿插大量的工程實踐案例、設計流程圖、電路示意圖、PCB布局圖、仿真結果以及實際測試數據。讀者將通過這些案例學習： 具體元器件的選擇與計算： 如何根據規格書選擇閤適的電感、電容、功率器件、控製器IC等，並進行詳細的參數計算。 PCB布局與布綫技巧： 如何優化PCB布局，以減小寄生參數、抑製EMI、提高散熱性能。 調試與測試方法： 如何使用示波器、電源分析儀、EMC測試儀等設備對電源係統進行調試和性能驗證。 典型故障的分析與排除： 結閤實際案例，講解常見電源故障的原因及排除方法。 不同應用場景下的設計權衡： 通過對比分析，展示在不同應用需求下，設計方案的差異與權衡。 五、 結語 《低壓直流電源係統構建與優化：從理論到實踐》緻力於為讀者構建一個全麵、深入、實用的低壓直流電源設計知識體係。我們希望通過本書，能夠幫助讀者不僅理解“如何設計一個電源”，更能理解“如何設計一個優秀、可靠、高效的電源係統”，從而在快速發展的電子技術領域中，成為一名具備係統設計能力的優秀工程師。 ---

評分☆☆☆☆☆

作為一名在校的電子工程專業的學生，我一直在尋找一本能夠幫助我深入理解開關電源設計的書籍。《開關電源設計入門》這本書，確實給我帶來瞭不少啓發。它在講解理論知識的同時，非常注重與實際工程應用的結閤。書中不僅介紹瞭各種開關電源的基本原理和電路拓撲，還包含瞭大量實際案例分析，從簡單的綫性穩壓器到復雜的寬範圍開關電源，都有涉及。這些案例分析讓我能夠看到理論知識是如何轉化為實際産品的，並且瞭解在實際設計中需要考慮哪些細節。我尤其欣賞書中關於PCB布局和接地技巧的講解，這對於抑製噪聲和提高電路穩定性至關重要。雖然我還沒有機會完全按照書中的方法去設計一個完整的開關電源，但這本書已經為我打下瞭堅實的基礎，並且讓我對未來的學習和實踐充滿瞭信心。它是一本非常好的參考書，適閤在學習過程中隨時查閱，鞏固知識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，簡直是為我這樣的電子愛好者量身定做的。我一直對各種電子設備內部的“心髒”——開關電源——充滿瞭好奇，但又苦於找不到閤適的入門資料。市麵上很多書籍要麼過於理論化，充斥著我難以理解的公式和圖錶，要麼就直接跳到復雜的應用，讓我摸不著頭腦。而《開關電源設計入門》這本書，則恰好填補瞭這一空白。它用一種非常直觀且易於理解的方式，循序漸進地講解瞭開關電源的基本原理、關鍵組件的作用以及一些常見的拓撲結構。我尤其喜歡書中對每一個概念的解釋都配有清晰的插圖和實際應用的例子，這讓我不再是孤立地記憶那些枯燥的知識點，而是能將它們與現實世界中的産品聯係起來。讀這本書，就像是有一個經驗豐富的工程師在我身邊手把手地教導，每一個環節都講解得非常到位，讓我對開關電源的整體架構和工作流程有瞭清晰的認識。甚至一些看似微不足道的細節，比如如何選擇閤適的電感、如何計算濾波電容的容值，書中也給齣瞭非常實用的指導。這讓我覺得，原來設計一個基本的開關電源並非遙不可及。

評分☆☆☆☆☆

我之前嘗試過閱讀一些關於電力電子學的書籍，但總感覺內容過於晦澀，特彆是涉及到復雜的數學推導時，往往讓我望而卻步。而《開關電源設計入門》這本書，在保持專業性的同時，卻做到瞭齣人意料的通俗易懂。它在講解過程中，更多地側重於概念的理解和實際的應用，而不是沉溺於繁瑣的數學證明。例如，在解釋 PWM 控製原理時，書中通過生動的比喻和圖示，讓我瞬間理解瞭占空比與輸齣電壓之間的關係，而不需要去深究那些復雜的傅裏葉變換。此外，書中還提供瞭一些非常實用的設計工具和參考電路，這對於初學者來說，能夠極大地降低上手的門檻。我特彆喜歡其中關於元器件選型部分的講解，它詳細介紹瞭不同類型電容、電感、MOSFET 等在開關電源設計中的作用和選擇依據，並且還給齣瞭一些推薦的型號和參數範圍。這本書讓我覺得，即使是沒有深厚的數學功底，也能通過勤奮的學習和實踐，掌握開關電源的設計技能。

評分☆☆☆☆☆

說實話，在拿到這本書之前，我對開關電源的認知僅限於“它能把電壓變高或變低”。然而，《開關電源設計入門》這本書徹底改變瞭我的看法。它深入淺齣地剖析瞭各種開關電源的拓撲結構，比如 Buck、Boost、Buck-Boost 等，並且對它們的優缺點、適用場景都做瞭詳細的對比分析。最讓我驚喜的是，書中並沒有迴避實際設計中會遇到的各種挑戰，比如效率問題、紋波問題、電磁乾擾（EMI）問題等等。作者不僅指齣瞭這些問題，更重要的是，他給齣瞭切實可行的解決方案和設計技巧。我印象最深刻的是關於 EMI 的章節，它不僅解釋瞭 EMI 的産生原因，還提供瞭多種抑製 EMI 的方法，包括PCB布局、元器件選型、屏蔽等，這些都是我在其他資料中很少能看到的寶貴經驗。這本書不僅僅是理論的堆砌，更是作者多年實踐經驗的凝結，讓我能夠提前預判設計過程中可能遇到的坑，並學會如何規避。這對於我來說，無異於一份珍貴的“避坑指南”。

評分☆☆☆☆☆

我算是一個對電子産品有濃厚興趣的愛好者，平時喜歡摺騰一些小玩意兒。之前就對開關電源這個神奇的東西很感興趣，但一直找不到一個好的切入點。市麵上相關的書籍要麼太專業，要麼就是一些簡單的科普，真正能夠指導我進行實際設計的卻很少。直到我遇到瞭《開關電源設計入門》這本書。這本書的語言非常接地氣，沒有那些高高在上的學術腔調。它從最基礎的概念講起，一步步深入，讓我這個初學者也能輕鬆跟上。書中不僅講解瞭原理，還提供瞭大量的實踐建議，比如如何使用示波器測量波形、如何進行實際的參數調試等等。這些內容對於我這樣的愛好者來說，簡直是太有用瞭！讓我覺得，原來自己也能動手嘗試去設計一個簡單的開關電源，而不隻是停留在理論層麵。這本書為我打開瞭一扇新的大門，讓我對電子設計有瞭更深的認識和更大的熱情。

評分☆☆☆☆☆

開門類型 其它

評分☆☆☆☆☆

習慣性五星好評

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

送貨快，質量好，省時省力，好評！

評分☆☆☆☆☆

給老爸買的 還沒怎麼看

評分☆☆☆☆☆

物流快，但是書外麵沒有包裝，就在一個紙袋子裏。

評分☆☆☆☆☆

入門級的書還可以，想係統學習還是不夠

評分☆☆☆☆☆

希望能有所幫助、、、

評分☆☆☆☆☆

入門還不錯，看著通俗易懂