模塊電源外圍電路設計要點及應用實例 pdf epub mobi txt 電子書下載 2025

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周誌敏編

圖書標籤:

模塊電源
開關電源
外圍電路
設計
應用實例
電源管理
電子工程
電路設計
電源係統
SMPS

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齣版社：電子工業齣版社

ISBN：9787121313851

版次：1

商品編碼：12075217

包裝：平裝

叢書名：電子工程技術叢書

開本：16開

齣版時間：2017-05-01

用紙：膠版紙

頁數：248

字數：405000

具體描述

內容簡介

　　本書結閤國外模塊電源技術的發展動嚮及國內的應用實踐，在簡介DC/DC變換器和模塊電源的基礎上，係統地講述瞭軟開關控製技術及電路分析、VICOR模塊電源、DC/DC模塊電源工程應用、係統電源架構及模塊電源應用電路實例等內容，題材新穎實用，內容豐富，深入淺齣，文字通俗，具有很高的實用價值，是從事模塊電源設計與應用的工程技術人員的必備讀物。

作者簡介

　　周誌敏，1985年畢業於哈爾濱建築大學（現為哈爾濱工業大學）電氣自動化專業，1985年8月在黑龍江省榮軍電力公司從事技術工作，1987年5月在山東萊蕪鋼鐵集團公司安裝工程處從事技術工作，1990年12月在山東萊蕪鋼鐵集團公司設計院從事電氣自動化設計工作，1999年8月在山東萊蕪鋼鐵集團公司動力部從事技術管理和開發工作。

前言/序言

隨著電子技術的高速發展，電子設備的應用領域也越來越廣泛。隨著IC集成技術的不斷發展，電子係統對電源的要求更加靈活多樣。電子設備的小型化和低成本化使電源以輕、薄、小和高效率為發展方嚮，而電子設備電源的模塊化、智能化已是當今電源技術發展的主流趨勢。

在全球倡導節能環保、提高能效的背景下，電源變換技術正麵臨著前所未有的挑戰。軟開關控製技術已成為提高模塊電源效率、功率密度、減少電磁乾擾的核心技術。目前，模塊電源在我國通信、信息、傢電、國防等領域得以廣泛應用，現已成為具有發展前景的一項高新技術産品。模塊電源具有高集成度、高性能比、低損耗、高效率、電路簡潔、工作更加可靠、最佳的性能指標等特點得以廣泛應用。模塊電源的開發研製生産已成為發展前景十分誘人的朝陽産業。

本書結閤國內外模塊電源技術的發展動嚮及最新應用技術，係統地講述模塊電源基礎知識、係統電源設計、模塊電源應用實例等內容，盡量做到有針對性和實用性，力求做到通俗易懂和結閤實際，具有技術前沿、新穎實用等特點，是從事模塊電源設計和應用的工程技術人員必備圖書。

本書在寫作過程中，無論從資料的收集和技術信息的交流上，都得到國內外專業學者及模塊電源製造商的大力支持，在此錶示衷心的感謝。

由於時間短，加之作者水平有限，難免有謬誤之處，敬請讀者批評指正。

《高性能電子設備係統優化指南》內容概述：本書深入探討瞭電子設備係統中至關重要的各個組成部分的優化策略與實踐方法，旨在幫助讀者構建更穩定、更高效、更可靠的電子産品。全書聚焦於核心技術與前沿理念的融閤，通過詳實的理論闡述和豐富的案例分析，為電子工程師、技術研發人員以及相關領域的學生提供一套係統的指導。第一部分：高性能電源管理單元設計本部分將係統性地分析現代電子設備對電源管理單元（PMU）的嚴苛要求，並深入剖析實現高性能PMU的關鍵技術。高效DC-DC轉換器拓撲分析與選擇： Buck（降壓）拓撲：詳細介紹不同工作模式（連續導通模式CCM、非連續導通模式DCM、斷續導通模式BCM）的原理、效率麯綫、紋波特性及其在不同負載下的適用性。重點解析瞭同步Buck和異步Buck的效率差異、成本考量以及寄生參數的影響。 Boost（升壓）拓撲：深入講解Boost拓撲的升壓原理、工作狀態分析、以及在需要高於輸入電壓的應用中的重要性。對比分析瞭不同控製方式（電壓模式、電流模式）的優缺點，並探討瞭如何優化瞬態響應和提高效率。 Buck-Boost（升降壓）拓撲：闡述瞭Buck-Boost拓撲在輸入電壓可能高於或低於輸齣電壓時的靈活性，分析瞭其正輸齣和負輸齣的應用場景，並重點關注其功率效率與復雜度的權衡。 SEPIC（單端初級電感轉換器）和Cuk拓撲：詳細介紹瞭這兩種拓撲在實現升降壓功能，同時保持輸齣電壓極性不變的特點。分析瞭其在電磁乾擾（EMI）抑製和傳遞函數方麵的優勢，以及在需要隔離或低紋波的應用中的潛力。多相（Multiphase）Buck拓撲：深入講解瞭通過並聯多個Buck轉換器來提高輸齣電流能力、降低紋波、提高效率以及改善瞬態響應的原理。分析瞭多相係統中的均流技術和相位延遲控製。 LLC諧振變換器：重點分析瞭LLC諧振變換器作為高效率、高功率密度AC-DC轉換器（如開關電源）的核心技術。深入講解瞭諧振腔的設計、工作頻率的選擇、全載域的零電壓開關（ZVS）和零電流開關（ZCS）實現，以及如何優化功率傳輸和減小損耗。 LLC和移相全橋（PSFB）變換器的對比與選型：詳細對比瞭LLC和PSFB在不同應用場景下的優劣勢，包括效率、功率密度、EMI特性、成本以及設計復雜度，為讀者提供選型依據。功率器件（MOSFET/GaN/SiC）的選擇與驅動：詳細分析瞭功率MOSFET、GaN（氮化鎵）和SiC（碳化矽）等功率器件的特性，包括導通電阻、開關損耗、耐壓、熱阻等，以及如何根據應用需求選擇閤適的器件。深入講解瞭高頻開關驅動電路的設計，包括柵極驅動器的選型、匹配電阻、寄生電容的補償以及防止振鈴的措施。低壓差綫性穩壓器（LDO）設計與優化： LDO基本原理與結構：詳細介紹LDO的工作原理、構成（誤差放大器、基準電壓源、調整管）以及其低壓差、低噪聲的優勢。噪聲抑製與瞬態響應優化：深入分析瞭影響LDO輸齣紋波和噪聲的主要因素（如電源噪聲、器件噪聲、PCB布局），並提齣瞭多種抑製噪聲的技術，包括濾波、低噪聲基準源的選擇、以及優化的反饋迴路設計。同時，詳細講解瞭如何通過調整補償網絡和優化誤差放大器來改善LDO的瞬態響應，以應對負載快速變化。不同負載下的效率與功耗管理：分析瞭LDO在不同負載下的效率麯綫，並提齣瞭低功耗工作模式（如旁路模式、關斷模式）的設計方法，以延長電池供電設備的續航時間。輸齣電容的選擇與穩定性分析：深入討論瞭輸齣電容的 ESR（等效串聯電阻）和容值對LDO穩定性的影響，並提供瞭詳細的穩定性分析方法和設計指南。電源管理集成電路（PMIC）的應用： PMIC的係統集成優勢：闡述瞭PMIC如何將多個電源管理功能集成到單個芯片中，從而簡化係統設計、減小PCB麵積、提高整體效率和可靠性。多路輸齣PMIC的設計考量：分析瞭多路輸齣PMIC的設計挑戰，包括各路輸齣的相互影響、交叉調整率、以及如何優化整體效率。智能電源管理與動態電壓/頻率調整（DVFS）：探討瞭PMIC在實現動態電壓和頻率調整（DVFS）方麵的作用，以根據應用負載動態調整CPU/GPU的工作電壓和頻率，從而實現最優的功耗和性能平衡。 PMIC在嵌入式係統和移動設備中的應用：通過實際案例分析，展示瞭PMIC在智能手機、平闆電腦、物聯網設備等領域的廣泛應用。第二部分：高性能信號完整性（SI）與電源完整性（PI）設計本部分聚焦於確保電子設備在高速運行過程中信號傳輸的準確性和電源供應的穩定性，這是現代高性能電子産品設計的基石。高速信號傳輸原理與模型：傳輸綫理論：詳細講解瞭傳輸綫的基本概念，包括特性阻抗、傳播延遲、反射、駐波等。分析瞭不同材質、幾何形狀的PCB走綫如何影響傳輸綫特性。信號失真與眼圖分析：深入分析瞭信號在傳輸過程中可能齣現的失真原因，如反射、串擾、損耗、色散等。詳細介紹瞭眼圖的構成、分析方法以及如何通過眼圖評估信號質量。時域反射（TDR）與眼圖分析的關聯：闡述瞭TDR如何用於測量傳輸綫的不連續性，以及TDR測量結果如何與眼圖分析相互印證，共同指導設計優化。眼圖參數解讀：詳細解析眼高、眼寬、抖動（Jitter）等關鍵眼圖參數，並闡述瞭這些參數對係統可靠性的影響。串擾（Crosstalk）分析與抑製：串擾的形成機理：詳細分析瞭走綫之間的電感和電容耦閤是串擾産生的主要原因，區分瞭近端串擾（NEXT）和遠端串擾（FEXT）。串擾的危害與評估：闡述瞭串擾如何導緻信號誤判、位錯誤，並介紹常用的串擾評估指標。串擾抑製技術：提供瞭多種有效的串擾抑製方法，包括走綫間距控製、地綫隔離、差分對設計、屏蔽走綫、以及使用差分信號等。電源完整性（PI）設計：電源噪聲的來源與傳播：詳細分析瞭電源噪聲的來源，包括開關電源的紋波、IC開關切換産生的瞬態電流、以及PCB走綫的阻抗效應。闡述瞭電源噪聲如何在電源分配網絡（PDN）中傳播。電源分配網絡（PDN）阻抗的意義：強調瞭低PDN阻抗是實現良好電源完整性的關鍵。詳細介紹瞭PDN阻抗的構成，包括去耦電容、PCB走綫、連接器等。去耦電容（Decoupling Capacitor）的設計與選型：深入講解瞭去耦電容在降低PDN阻抗、提供瞬時電流、抑製電源噪聲方麵的作用。詳細分析瞭不同容值、ESR、ESL的電容在不同頻率下的錶現，以及如何根據IC的瞬態電流需求和去耦電容的頻率響應來選擇閤適的電容組閤。 PCB走綫阻抗控製與電源平麵設計：強調瞭PCB走綫設計中阻抗匹配的重要性，以及如何通過閤理設計電源平麵和地平麵來降低PDN阻抗。 BGA封裝與信號/電源完整性：針對BGA封裝的特點，分析瞭其對信號和電源完整性帶來的挑戰，包括引腳間距、球距、寄生電感等，並提齣瞭相應的優化設計思路。高速接口（USB, PCIe, DDR等）的SI/PI設計考量：不同高速接口的電氣特性：詳細介紹瞭USB、PCIe、DDR等主流高速接口的電氣規範，包括信號電平、時序要求、阻抗匹配、眼圖模闆等。針對性SI/PI優化策略：結閤具體接口標準，分析瞭其在SI/PI設計中最容易齣現的問題，並提供瞭具體的優化設計方案。例如，對於DDR內存接口，重點講解瞭走綫長度匹配、時序補償、終端匹配等。第三部分：電磁兼容性（EMC）與熱管理設計本部分關注電子設備在電磁環境中的正常運行能力，以及在高效運行過程中産生的熱量的有效管理，確保産品的穩定性和可靠性。電磁兼容性（EMC）基礎理論： EMC的基本概念：解釋瞭傳導發射（Conducted Emission）、輻射發射（Radiated Emission）、傳導抗擾度（Conducted Immunity）、輻射抗擾度（Radiated Immunity）等基本概念。 EMC的耦閤機製：深入分析瞭傳導耦閤、輻射耦閤、電容耦閤、電感耦閤等EMC耦閤機製。 EMC標準與測試：介紹瞭常見的EMC標準（如FCC, CE, CISPR）以及EMC測試流程和方法。 EMC設計策略與技巧： PCB布局與布綫原則：強調瞭良好的PCB布局是EMC設計的基礎，包括信號走綫與電源/地平麵的關係、差分走綫、避免高頻信號環路等。濾波技術：詳細介紹瞭低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、以及EMI濾波器在抑製傳導和輻射乾擾中的應用。屏蔽設計：講解瞭金屬屏蔽、導電塗層等屏蔽技術的原理和應用，以及如何設計有效的屏蔽結構。接地策略：深入討論瞭單點接地、多點接地、混閤接地等不同接地方式的優缺點，以及在不同應用場景下的選擇。元器件選型與布局：分析瞭某些元器件（如開關電源、高速時鍾、連接器）是EMC問題的潛在源頭，並提供瞭選型和布局上的建議。熱管理基礎與設計：熱量産生與傳遞機理：詳細分析瞭電子元器件産生熱量的來源（如導通損耗、開關損耗、漏電流損耗），以及熱量在PCB、機殼、空氣中的傳遞方式（傳導、對流、輻射）。熱阻與熱阻抗：詳細講解瞭熱阻和熱阻抗的概念，以及它們在評估器件散熱性能中的重要性。熱設計目標與要求：闡述瞭根據電子設備的工作環境、壽命要求、可靠性標準來設定熱設計目標。散熱設計方法：自然對流與強製風冷：介紹瞭利用自然對流和強製風冷進行散熱的設計方法，包括散熱片、風扇、風道設計等。熱管與液冷技術：探討瞭熱管和液冷技術在高性能、高密度電子設備中的應用，以及其工作原理和設計考量。導熱材料的應用：詳細介紹瞭導熱矽膠、導熱墊、導熱界麵材料（TIM）等在填充空隙、提高熱傳遞效率方麵的作用。 PCB熱設計：講解瞭通過增加覆銅麵積、使用過孔、多層闆設計等方法來優化PCB的散熱性能。元器件的散熱設計：分析瞭不同封裝（如QFN, BGA, TO-220）的散熱特性，以及如何通過PCB布局、散熱器等手段來改善元器件的散熱。熱管理與EMC的協同設計：散熱設計對EMC的影響：探討瞭風扇、散熱片等結構對電磁輻射的影響，以及如何進行協同設計以避免問題。屏蔽罩與散熱的結閤：分析瞭在需要屏蔽的場閤，如何同時兼顧散熱需求，例如通過開孔、使用導熱材料填充等。第四部分：可靠性設計與應用實例本部分將深入探討電子設備在長期使用過程中的可靠性保障，並通過多個實際應用案例來鞏固前述理論知識，提供可藉鑒的實踐經驗。電子元器件的可靠性分析：失效模式與機理：詳細分析瞭電子元器件常見的失效模式（如開路、短路、參數漂移、擊穿）及其物理機理。可靠性指標：介紹瞭MTBF（平均無故障時間）、失效率（Failure Rate）、可靠度（Reliability）等關鍵可靠性指標，並講解瞭如何進行可靠性估算。加速壽命試驗（ALT）與環境應力篩選（ESS）：闡述瞭如何通過加速壽命試驗來預測産品壽命，以及如何利用環境應力篩選來發現和剔除早期失效的産品。 PCB可靠性設計：焊點可靠性：重點分析瞭焊點在熱循環、振動等應力下的失效機理，以及如何通過優化焊接工藝、選擇閤適的焊料來提高焊點可靠性。 PCB闆材與層疊設計：討論瞭不同PCB闆材（如FR-4, 高頻闆材）的特性對可靠性的影響，以及層疊設計對信號完整性和散熱的影響。過孔與布綫可靠性：分析瞭過孔和細綫路在長期使用中可能齣現的可靠性問題，以及如何進行優化設計。係統級可靠性設計：冗餘設計與容錯技術：探討瞭如何通過引入冗餘備份、故障檢測與切換等技術來提高係統的整體可靠性。軟件可靠性與係統穩定性：簡要提及瞭軟件設計中的魯棒性、錯誤處理等對係統整體穩定性的重要性。應用實例分析：智能傢居設備電源係統設計：以智能門鎖、智能音箱為例，詳細分析其電源管理單元的設計、EMC/EMI的控製以及低功耗優化策略。汽車電子功率模塊設計：針對車載充電機、DC-DC轉換器等應用，深入剖析其在高溫、高濕、振動等惡劣環境下的SI/PI/EMC/熱管理設計挑戰。通信設備高頻信號鏈路設計：以高性能服務器、路由器等設備的高速串行接口為例，詳細展示其SI/PI優化和EMC設計中的關鍵技術。工業控製係統電源與信號完整性設計：針對對穩定性和抗乾擾要求極高的工業自動化設備，展示其在惡劣電磁環境下如何實現可靠的電源分配和信號傳輸。可穿戴設備低功耗電源與信號設計：以智能手錶、健康監測設備為例，重點講解如何在極小的空間內實現高效電源管理、低功耗設計以及保證信號的穩定傳輸。本書特色：係統性與全麵性：覆蓋瞭高性能電子設備設計的關鍵領域，從電源管理到信號完整性，再到電磁兼容性和熱管理，形成瞭一個完整的技術體係。理論與實踐結閤：深入的理論分析與豐富的應用案例相結閤，幫助讀者理解“為什麼”和“怎麼做”。前沿技術展望：關注最新的功率器件技術、高速接口標準以及先進的EMC/熱管理解決方案。可操作性強：提供的設計指南和優化策略都具有很強的實踐指導意義，可以直接應用於實際産品開發中。麵嚮多層次讀者：適閤電子工程專業的學生、嵌入式係統工程師、硬件設計師、産品經理等需要深入瞭解電子設備設計原理和實踐的技術人員。通過對本書的學習，讀者將能夠係統地掌握高性能電子設備設計中的核心技術和關鍵考量因素，從而提升産品性能、可靠性和市場競爭力。

用戶評價

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是為我量身定做的！我一直對如何讓模塊電源發揮齣最佳性能感到睏惑，尤其是在實際應用中，那些看似微小的外圍電路設計，比如濾波、去耦、保護等等，總讓我覺得摸不著頭腦。這本書的標題直接點齣瞭核心問題——“設計要點”，這正是我想深入瞭解的。我期待它能像一位經驗豐富的導師，把我從“知道有這些電路”提升到“理解為什麼這樣設計，以及如何根據具體需求進行優化”。例如，在處理高頻噪聲時，不同的濾波策略會有什麼本質區彆？選擇多級濾波還是單級？電容的ESR值在高頻應用中有何影響？這本書能否提供清晰的原理分析和實用的指導，幫助我規避常見的陷阱？我希望它不僅僅是羅列一些公式和圖紙，更能解釋這些設計背後的物理原理，讓我知其然，更知其所以然。而且，“應用實例”這部分更是我迫切需要的，理論知識如果脫離瞭實踐，就如同空中樓閣。我希望書中能包含不同類型模塊電源（如DC-DC升壓、降壓、隔離型等）在不同領域的典型應用案例，比如在汽車電子、工業控製、通信設備等場景下的設計細節。能否通過實例展示如何根據負載特性、紋波要求、效率目標等來選擇和配置外圍元件？我希望這些案例不僅要展示成功的經驗，更能分析其中的取捨和權衡，讓我能夠觸類旁通，舉一反三。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在電子設計領域摸爬滾打瞭多年的工程師，我深知一款優秀模塊電源的穩定性和可靠性，往往取決於其外圍電路的精心設計。許多時候，我們能找到閤適的模塊電源芯片，但如何為其構建一個高效、低噪聲、安全可靠的“外衣”，卻是一門學問。這本書的齣現，無疑填補瞭我在這方麵知識體係中的一些空白。我特彆期待它能在“設計要點”方麵提供一些“黑科技”或者說行業內的“潛規則”。比如，在某些嚴苛的應用環境中，如何有效抑製EMI輻射？如何設計齣能夠應對突發浪湧電流的保護電路？如何平衡成本、體積和性能之間的關係？書中能否提供一些通用的設計原則和一些“經驗公式”？或者，它能否分享一些在實際項目中遇到的典型問題，以及作者是如何通過巧妙的外圍電路設計來解決的？“應用實例”的部分，我更希望看到一些具有代錶性的、能夠體現不同設計思路和技術難點的例子。例如，針對低功耗物聯網設備，如何設計極緻省電的外圍電路？針對高功率密度應用，如何實現高效的散熱和能量傳遞？希望書中不僅能展示成熟的設計方案，還能探討一些正在興起的新技術，如LLC諧振、GaN器件在模塊電源中的應用等。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得，模塊電源的強大之處在於它的集成度和便捷性，但真正的挑戰往往在於如何將其完美地融入到整個係統中。而這中間的橋梁，就是其外圍電路的設計。這本書的書名“模塊電源外圍電路設計要點及應用實例”，正是我渴望獲取的知識。我希望它能為我提供一種“係統性”的思考方式，而不是零散的技巧。例如，“設計要點”部分，我期望它能深入探討不同類型的濾波技術，如EMI濾波、紋波濾波、旁路濾波等，並提供具體的計算方法和選型指南。能否講解如何根據不同的應用場景（如工業控製、消費電子、汽車電子等）來選擇最閤適的外圍電路設計策略？例如，在對電磁兼容性要求極高的場閤，如何設計能夠有效抑製輻射和傳導乾擾的電路？在對瞬態響應要求苛刻的場閤，如何設計能夠快速穩定輸齣的補償電路？“應用實例”部分，我期待看到一些真正能夠啓發思路的案例。例如，如何在一個復雜的電源係統中，巧妙地整閤多個模塊電源，並為它們設計齣相互影響最小、性能最優的外圍電路？能否分享一些在實際項目中遇到的疑難雜癥，以及作者是如何通過創新的外圍電路設計來解決的？我希望這本書能夠成為我解決實際問題的“工具箱”，而不是一本“教科書”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字讓我眼前一亮，因為我在實際工作中經常會遇到這樣的問題：明明選擇瞭一個性能很好的模塊電源，但整體係統的錶現卻不盡如人意，仔細排查後纔發現，問題往往齣在瞭外圍的濾波、緩衝或者保護電路設計上。我希望這本書能提供一套係統性的方法論，讓我能夠從“點”到“麵”地理解模塊電源外圍電路的重要性。我尤其關注“設計要點”這個部分，它是否能深入淺齣地講解各種外圍元件（如電容、電感、二極管、MOSFET等）在高頻開關電源中的作用和選擇原則？例如，在選擇濾波電容時，除瞭容值，等效串聯電阻（ESR）和等效串聯電感（ESL）在高頻下的影響有多大？如何根據不同應用場景選擇閤適的電容類型（陶瓷、電解、鉭電容等）？書中能否提供一些關於PCB布局的建議，因為我知道良好的布局對電源性能至關重要，能有效減少寄生電感和耦閤噪聲。至於“應用實例”，我期待看到一些能夠體現設計理念的真實案例，而不僅僅是理論上的組閤。比如，如何在一個高度集成的係統中，有效地為多個不同的模塊電源設計通用或定製化的外圍電路？如何針對移動設備的電池管理係統，設計兼具高效充電和保護功能的外圍電路？

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名精準地擊中瞭我的痛點。作為一名嵌入式係統開發者，我經常需要集成各種模塊電源，但對它們的外圍電路設計卻瞭解得不夠深入。有時候，簡單的增加一些電容就能解決問題，有時候卻需要大動乾戈。我非常希望能從這本書中學到一些“一看就懂，一學就會”的設計技巧。我特彆期待“設計要點”部分能夠提供清晰的指導，讓我明白在不同類型的模塊電源（例如，單輸齣、多輸齣、可調壓、固定壓等）以及不同的應用場景（例如，低功耗、高效率、低噪聲等）下，外圍電路設計應該遵循哪些基本原則。我希望書中能夠講解如何根據負載的動態響應需求，來選擇閤適的輸齣濾波器的類型和參數，以及如何根據輸入源的特性，來設計有效的輸入濾波和保護電路。此外，“應用實例”部分是我非常看重的一點。我希望看到一些能夠展示如何將這些設計要點應用到實際産品中的案例，例如，如何在一個電源適配器中，實現高效率和低紋波輸齣？如何在醫療設備中，設計一個既安全可靠又低噪聲的模塊電源方案？我希望這些實例能夠具有一定的深度，能夠讓我理解到設計背後的權衡和考量。