精通开关电源(第3版修订版) pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

[美] 凯斯·比林斯著

图书标签:

开关电源
电源设计
电力电子
电子工程
SMPS
电路分析
仿真
技术
实用
第三版

下载链接在页面底部

facebook linkedin mastodon messenger pinterest reddit telegram twitter viber vkontakte whatsapp 复制链接

想要找书就要到新城书站

book.cndgn.com

立刻按 ctrl+D收藏本页

你会得到大惊喜!!

出版社：人民邮电出版社

ISBN：9787115458117

版次：3

商品编码：12150191

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-08-01

用纸：胶版纸

具体描述

编辑推荐

经典：世界顶ji专家几十年经验凝结；1988年首版后畅销不衰。

全面：涵盖离线开关电源的功能和基本要求、各种理论与开关电源设计实践、开关电源应用设计。

实用：略去复杂数学推导，面向工程实际问题，提供可立即应用于实践的设计指导。

内容简介

本书是开关电源设计领域覆盖面*全的经典图书，凝聚了世界*级专家几十年的宝贵经验，**版自1988年出版以来，畅销不衰，早已成为业界标准，影响了一代电气工程师。第3版继承了前两版的特色，略去了复杂的数学推导和理论，贴近实际，面向问题，提供可以立即用于实践的设计指导。作者还融入了电源设计领域的新技术和新进展，提供了许多新的拓扑结构、新的实例，清晰地介绍了元器件选择步骤，并给出了诺模图，读者完全可以据此设计出更小、更快、冷却效果更好的现代电源系统。新版增加了合著者Taylor Morey，包括了谐振与准谐振系统、高效率大容量移相调制变换器等新内容，一定会再次得到广大读者的青睐。？

作者简介

Keith Billings

世界知名开关电源设计专家，DKB电源公司创始人。曾在多家电源公司担任总工程师，拥有近50年开关电源设计和制造经验。

Taylor Morey

知名开关电源设计专家，加拿大康耐斯托加学院教授，拥有30余年开关电源设计经验。

前言/序言

前言

KeithBillings在20多年前就意识到许多工程师希望出版一本开关电源方面的通用手册,于是编写了本书第1版。本书实用性强,通俗易懂,包含了当今许多常用的技术,同时也介绍了最新的发展动态。作者将以往学生和初级工程师在学习此门课程中最为关心的问题进行了综合,并根据自己在处理这些问题中积累的经验,通过一些简单易懂的设计实例,对该主题进行了最为直接的讨论,书中所列举的例子不需读者事先具备相关的知识。本书还详细介绍了绕线元件的设计,绕线元件直接关系着系统的性能,不过并不太容易理解。在第3版中,作者继续采用前两版中广受欢迎的易于接受、非学术性、将简单理论和数学分析相结合的编写风格,为了简单起见,还在完全严格的书写方式上作出了取舍。因此,最新版理应再次得到包括学生、初级工程师、感兴趣的非专业使用者和专业电源工程师在内的广大读者的青睐。

新版既有简单的系统说明(包括典型的规格和性能参数),也有最终元件、散热以及电路设计和评估,还包括谐振与准谐振系统、高效率大容量移相调制变换器等新的内容。同前两版一样,为了简化设计,本书在很多情况下使用了诺模图,其中很多方法是由作者本人在使用诺模图时改进的。一些更深层次的理论包含在附录中,想进一步深入了解的读者可以查阅附录和书后参考文献所列的一些优秀的专业图书和论文。

自20世纪70年代以来,开关电源应用设计从最初的被人们所忽视的“秘技”发展成了一门精确的工程科学。电子元件缩微化和太空探索的迅猛发展使得对小而高效的电源处理设备的需求不断增加。最近几年,这种需求已经引起了许多全球最卓越的电子工程师的关注。随着研究和发展的深入,现在已经出现了很多创新,拓扑也随之愈加复杂。

到目前为止,还没有哪个单一的“理想系统”能满足所有的需要。每一种拓扑都会有相应的优缺点,对于特定的应用,为了确定其最优的方法,电源设计者需要具备相应的技能和经验,能够找出最合适的拓扑结构的规格需求。

现代开关电源在更复杂的处理系统中只占相当小的部分,因此,除了提供电器元件所必需的电压和电流外,开关电源还提供了其他一些辅助的功能,例如电源良好信号(显示当前输出均在其指定的范围内)、电源故障报警信号(提供高级的电源故障报警)和温度过高时的保护功能(当系统温度过高时,此功能将会停止系统的工作进程以避免造成损坏)。此外,开关电源能根据外部信号进行开关转换。限压和限流电路将会保护电源,使其避免在故障条件下工作。对于敏感负载要使用过压保护,在某些特殊的应用中,要使开关频率与外部时钟频率同步。因此,电源设计人员必须理解并有能力满足许多相关的要求。

为了更加有效地利用或规定一个现代电源处理系统,用户应熟悉一些可用方法的优缺点。根据这些信息,系统工程师规定电源的规格要求,以便设计出能满足要求而且最具经济效益和可靠性的系统。通常,规定中的一个很小的变化或者电源分配系统的重新安排都会使得电源设计者设计出更可靠和更经济的系统,以满足用户的需求,因此为了得到最经济、最可靠的设计方案,电源系统的规格要求应由电源设计人员和用户相互交流共同规定。

很多情况下,电源规格要求中有一些生硬的且通常是人为规定的适用范围和使用局限性。这些不切实际的规定导致过于严格死板的规格和随之而来的设计过于复杂的电源。这会陆续带来高成本、高复杂性和低可靠性等一系列问题。用户要甩开这些不切实际的规格,真正理解开关电源的优缺点,才能在依照电源要求去规定和获取可靠性强、经济效益高的解决方案时更加得心应手。

本书分为如下4个部分。

第一部分简明地讨论了对于直接工作在交流电源上的任何电源现在已经普遍需要满足的要求,详细介绍了一些常用方法的具体内容,并结合典型的应用实例重点强调了这些方法各自的优缺点。最新版扩展了第23章,增加的内容为电流型自激振荡谐振式正弦波逆变器,适合为大型系统提供相互隔离的多路辅助电源。线性预调节器能提供超低噪声半稳定输出,还具有限流功能,为了实现低系统噪声,采用了正弦波功率分布。

第二部分涉及在一些著名变换器电路中功率器件以及变压器设计的选用问题。主要为了帮助工程师在最短时间内,高效地对传统原型进行研究。本部分所提供的例子、信息和设计理论通俗易懂,读者在掌握这些内容后,就具有了对更实用的开关电源进行初始设计的能力。然而,如果想达到真正的最优设计,读者还必须掌握第三部分中更多的专业知识以及书后参考文献中的相关知识。

第三部分介绍开关系统更通用的工程设计要求,例如变压器设计、扼流圈设计、输入滤波器、射频干扰控制、缓冲电路及热设计等。

第四部分介绍了几个精选的设计方案,电源设计专家也许会更有兴趣。

第一个方案是有源功率因数校正系统的设计。供电行业越来越关注由未校正的电器设备(尤其是荧光照明用镇流器)所带来的不断增加的谐波分量。有源功率因数校正对于电源设计者来说仍然是一项比较新的任务。由于升压拓扑结构的动态特性和它在高低频率上的要求,其波形很难显示,且设计功率电感也是相当困难的一项任务。这部分内容有助于帮助读者揭开这一领域的神秘面纱。

在绝大多数的开关电源里,绕线元件控制着整个系统的效率和性质。只有输入输出绕组耦合较好且其漏电感较小,开关元件的工作效率才能高。电源设计者不但要把握好绕线元件,还需要具备相当的知识和技巧,才能够解决实际工程方面的问题。因此,作者集中地论述了绕线元件,且提供了许多可行的例子。如果想在这一关键领域里有所作为,读者应该参考第三部分中所罗列的较为严格的变压器设计方法和书后参考文献中的相关知识。

谐振和准谐振变换器的进展使这种有前景的技术受到越来越多的关注。本书通过谐振式荧光灯镇流器的设计全面审视了全谐振技术的优缺点。其原理适用于多种其他全谐振系统。接着,为了说明准谐振系统的原理,介绍了一台大功率全桥变换器的设计过程,准谐振技术和移相调制技术用于其中以实现超高频率和低噪声。该部分包括变换器在一个开关周期内每个工作阶段的逐步分析。

在第4章和第5章,TaylorMorey将介绍用MOSFET构成的电流型自激振荡全谐振逆变器。这种电路的优点是具有接近理想的零电压转换特性,输出无谐波的高纯度波形。他还将介绍用运算跨导放大器实现的变频正弦波振荡器,用手动调节或电扫描的方法可以使频率在毫赫兹到几十万赫兹范围内变化。

最近几年这门学科迅猛发展,区区一本书难以涵盖所有的内容。读者可以参阅参考文献中列出的相关书籍和论文,了解超出本书范围的内容以拓展知识面。希望这本最新版至少可以部分地充当开关电源领域的通用手册。

致谢

没有人是孤立存在的。我们的进步不仅仅是自己努力的结果,也是我们利用周围人的成果和站在前人肩上的结果。为此本书中列出了许多参考文献,我要感谢它们的作者。在这里我要强调的是,还有许许多多的参考文献应该列举出来,但查询知识点的出处确实是一件艰巨的工作,对此遗漏我深表歉意。

我要感谢对本书第3版做出贡献的人员,特别感谢我工程上的同事和合著者TaylorMorey,他用了大量的时间仔细校对了新稿和其中的计算,并且撰写了新版第四部分的第4章和第5章。感谢Unitrode公司和LloydH.Dixon,Jr.,允许我们使用他在“右半平面零点”方面的研究成果。感谢德州仪器公司允许我们使用其应用资料。感谢McGraw Hill公司的编辑和员工,他们为本书的出版做了大量的工作。

KeithBillings

洞悉电源转换的艺术：一篇关于电源设计的探索之旅在现代电子设备的蓬勃发展背后，隐藏着一个至关重要的技术基石——电源。从掌上智能手机到庞大的数据中心，无处不在的电子设备都依赖于稳定、高效的电力供应。而实现这种电力供应的关键，便是那精妙绝伦的电源转换技术。它不仅是将高压交流电转化为低压直流电的简单过程，更是一门融合了电力电子学、控制理论、电磁兼容性以及热管理等多学科知识的复杂艺术。本书旨在为读者揭示电源转换世界的深邃奥秘，带领您踏上一段充满挑战与乐趣的探索之旅。我们将从最基础的概念入手，逐步深入到复杂的设计原理和实际应用。我们的目标是让您不仅仅是了解电源，更能真正“精通”它，掌握设计和优化各种电源解决方案的能力。一、电源转换的基础：从零开始的理论基石要理解复杂的电源设计，扎实的理论基础是不可或缺的。本书将从电学基本定律、元件特性入手，逐步建立起读者对电源转换的直观认知。直观理解能量转换：我们将用生动的比喻和形象的图示，解释能量如何在不同形式之间转换，以及为什么需要电源转换。例如，我们将探讨电池中的化学能如何转化为驱动电子设备的电能，以及市电中的交流电如何被驯服为设备所需的直流电。核心元件的奥秘：半导体器件是现代电源的核心。我们将详细剖析二极管、三极管（BJT）、场效应管（MOSFET）等基本器件的工作原理，理解它们在开关电源中的关键作用。理解它们如何充当“电子开关”，以及如何控制电流的通断，是掌握开关电源设计的第一步。电感与电容的魔力：电感和电容作为能量的储存元件，在电源设计中扮演着至关重要的角色。我们将深入探讨它们的充放电特性，理解它们如何实现能量的平滑过渡和瞬时存储。通过对RLC电路的分析，读者将能理解储能元件如何影响电源的纹波、瞬态响应等关键性能指标。电磁感应与变压器：变压器是实现电压隔离和升降压的关键。我们将详细讲解法拉第电磁感应定律，并在此基础上阐述变压器的构造、工作原理以及在开关电源中的应用。我们会讨论漏感、耦合电感等影响变压器性能的因素，并介绍如何选择合适的变压器以满足设计需求。二、开关电源的核心：原理、拓扑与设计开关电源之所以被称为“开关”电源，是因为它利用了高频开关器件的快速通断来调节输出电压。这一核心原理使得开关电源在效率和体积上远超传统的线性电源。 PWM（脉冲宽度调制）的精髓： PWM是控制开关电源输出电压最常用的技术。我们将深入剖析PWM信号的产生原理，理解如何通过改变脉冲的宽度来精确控制输出电压。从简单的占空比概念，到更复杂的数字PWM实现，都将一一展开。经典的开关电源拓扑：不同的应用场景需要不同的拓扑结构。本书将系统介绍几种最经典的开关电源拓扑，包括： Buck（降压）变换器：如何将高电压降低到所需低电压，是绝大多数便携式设备和数字电路的基础。我们将详细分析Buck变换器的稳态工作过程，理解电感电流和输出电压的纹波特性。 Boost（升压）变换器：如何将低电压升高到所需高电压，是为LED背光、高功率设备供电的关键。我们将深入剖析Boost变换器的原理，以及如何实现高效升压。 Buck-Boost（升降压）变换器：能够实现升压和降压的双重功能，在输入电压范围变化较大的场合应用广泛。我们将解析其工作模式和设计要点。 Flyback（返驰）变换器：兼具隔离和升降压功能，常用于低功率、多路输出的电源。我们将详细讨论其能量传递机制、变压器设计和输出电压控制。 Forward（正激）变换器：适用于中等功率的隔离型电源，效率较高。我们将分析其工作原理和变压器设计。 Half-Bridge（半桥）与Full-Bridge（全桥）变换器：适用于较高功率的隔离型电源，能够减小对器件的要求并提高效率。我们将探讨它们的驱动方式和功率传输原理。反馈控制系统：稳定可靠的输出电压离不开精密的反馈控制。我们将深入讲解误差放大器（EA）、补偿网络以及PWM控制器等核心组件的作用。从基本的PID控制理论，到如何设计稳定的环路，都将是本书的重点。读者将学会如何分析系统的频率响应，并设计合适的补偿方案以确保电源的稳定性和瞬态响应。电流模式控制：相较于电压模式控制，电流模式控制具有更好的动态性能和更强的稳定性。我们将详细介绍电流模式控制的原理，包括平均电流模式和峰值电流模式，并分析其在实际应用中的优势。三、设计中的关键考量：性能、可靠性与优化理论知识是基础，但将理论转化为实际可用的产品，还需要关注诸多设计细节和工程考量。效率的极致追求：随着能源危机和环保意识的日益增强，电源的效率成为衡量其性能的重要指标。我们将深入分析开关损耗、传导损耗、磁芯损耗等影响效率的因素，并介绍各种提升效率的技巧，如采用低导通电阻的MOSFET、高频低损耗的磁性元件、同步整流技术等。纹波与噪声的控制：输出电压的纹波和开关噪声是影响电子设备性能的关键因素。我们将探讨纹波产生的根源，并介绍滤波器的设计方法，如LC滤波器、EMI滤波器等。同时，我们将讨论如何通过布局布线、屏蔽等手段来降低EMI辐射。热管理与散热：大多数功率损耗都会转化为热量，有效的热管理是保证电源可靠运行的关键。我们将讨论热传导、热对流、热辐射等散热原理，并介绍各种散热器件，如散热片、风扇、热管等。读者将学会如何进行热阻分析，并设计合理的散热方案。元件选型与可靠性：选择合适的元器件直接关系到电源的性能和寿命。我们将详细介绍各种关键元器件的选型指南，包括电容、电感、MOSFET、二极管、PWM控制器、变压器等。我们将讨论MTBF（平均故障间隔时间）等可靠性指标，并提供如何提高电源可靠性的建议。 EMI/EMC设计：电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）是现代电子产品必须面对的挑战。我们将深入分析EMI的产生机制，并提供有效的抑制措施，如滤波、屏蔽、接地等。同时，我们将介绍EMC测试标准和方法，帮助读者设计出符合法规要求的电源产品。功率密度优化：在许多应用中，减小电源的体积和重量（提高功率密度）是重要的设计目标。我们将探讨如何通过提高开关频率、采用先进的功率器件和磁性材料、优化PCB布局等方法来实现这一目标。保护功能的设计：为了保证电源和被供电设备的安全，必须设计完善的保护功能。我们将介绍过压保护（OVP）、过流保护（OCP）、过温保护（OTP）、短路保护（SCP）等保护机制的工作原理，并指导读者如何实现这些功能。四、实战案例与进阶应用理论的终极目标是指导实践。本书将通过丰富的实战案例，将前面学到的知识融会贯通，并拓展到更广泛的应用领域。不同功率等级的电源设计：从微功率的LED驱动电源，到中等功率的适配器，再到高功率的服务器电源，我们将针对不同功率等级的电源，讲解其设计要点和面临的挑战。通用电源适配器设计：如今，市场上充斥着各种各样的电源适配器。我们将分析其设计思路，讲解如何实现宽范围输入、多重保护以及高效率。 LED照明电源设计： LED照明是当前的热点领域，其电源设计具有独特性。我们将深入探讨LED驱动电源的特殊要求，如恒流控制、调光技术等。服务器与数据中心电源：面对海量的数据和计算需求，服务器电源的设计面临着高效率、高可靠性和高功率密度的严峻考验。我们将分析其设计理念和前沿技术。电池充电器设计：电池充电是便携式设备和电动汽车的关键。我们将讲解不同类型电池的充电策略，以及如何设计安全高效的充电器。未来电源技术展望：随着技术的不断发展，GaN（氮化镓）、SiC（碳化硅）等新型宽禁带半导体材料正在为电源技术带来革命性的变化。本书还将展望未来电源技术的发展趋势，为读者提供前瞻性的视野。谁适合阅读本书？电子工程专业学生：为您打下坚实的电源设计理论基础。硬件工程师：提升您在电源设计领域的专业技能，解决实际设计中的难题。电源爱好者：满足您对电源技术的好奇心，深入了解这个隐藏在设备背后的重要领域。对电子产品感兴趣的任何人士：即使您不是专业的工程师，本书也能帮助您理解电子设备是如何工作的，以及电源在其中扮演的关键角色。结语电源设计并非一门枯燥的技术，它是一门充满智慧与创造力的艺术。它要求我们既要理解深邃的物理原理，又要掌握精密的工程实践。通过本书的学习，我们希望您能够真正理解开关电源的设计精髓，掌握解决复杂设计挑战的工具与方法，最终成为一名优秀的电源设计者，为电子技术的进步贡献自己的力量。让我们一起，踏上这段精彩的电源探索之旅！

用户评价

评分☆☆☆☆☆

评价五：这本书的装帧设计，给人一种非常“可靠”的感觉，仿佛它本身就是一件精密仪器。封底的介绍，虽然言简意赅，但每一个词都充满了力量，精准地传达了开关电源设计中的关键挑战和本书能提供的解决方案。它没有故弄玄虚，而是直接告诉读者，这本书将带领他们深入理解开关电源的每一个细节，从理论到实践，无所不包。这让我对即将展开的学习之旅充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

评价四：初次接触这本书，就被它简洁而不失专业感的设计所吸引。书的整体感觉非常“硬核”，散发出一种严谨扎实的学术气息。封底的文字，并没有堆砌华丽的辞藻，而是直击核心，用一种“行家”的口吻，精准地勾勒出本书的价值所在。这让我感受到，作者并非只是在“介绍”开关电源，而是在“分享”他多年来的经验和智慧。我期待着能从这本书中，学到一些实用的技巧和方法，解决我在实际工作中遇到的难题。

评分☆☆☆☆☆

评价三：这本书的外观给我留下深刻印象，它的封面仿佛承载着一种沉甸甸的技术分量，不仅仅是一个简单的书皮，更像是一张引人入胜的邀请函，邀请读者一同踏入开关电源的奇妙领域。封底的文字，更是巧妙地运用了对比和类比的手法，将开关电源的复杂性与实用性生动地展现出来，字里行间透露出一种自信和权威。我尤其欣赏作者在描述中的那种“化繁为简”的能力，让那些原本可能令人生畏的专业知识，变得触手可及。这本书无疑是献给所有对电源技术充满好奇心的工程师和学生们的宝贵礼物。

评分☆☆☆☆☆

评价二：拿到这本书的那一刻，就有一种厚重感扑面而来。翻开扉页，印刷质量非常出色，纸张的质感温润，即使长时间翻阅也不会感到疲劳。书页的排版也十分考究，文字疏密得当，图表清晰明了，阅读起来非常舒适。我注意到，作者在内容的组织上，似乎遵循了一种由浅入深、循序渐进的逻辑，这对于我这样需要扎实基础知识的读者来说，无疑是极大的便利。即使是一些复杂的概念，也能在这种精心的编排下，变得相对容易理解。我迫不及待地想去探究书中那些关于开关电源工作原理、拓扑结构、元件选择的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

评价一：这本书的封面设计颇具匠心，采用了一种沉稳而专业的配色方案，字体大小适中，既能清晰辨识书名，又不显得张扬。封底的简介更是点睛之笔，用寥寥数语勾勒出了开关电源设计的精髓，让人立刻感受到作者深厚的功底和对行业的深刻洞察。我尤其欣赏的是，在简介中，作者并没有使用过于晦涩的专业术语，而是选择了相对通俗易懂的语言，这对于像我这样初涉开关电源领域的读者来说，无疑是一个巨大的福音。它成功地激发了我深入探索开关电源世界的强烈兴趣，让我对接下来的阅读充满了期待。我坚信，这本书的出现，将为我打开一扇通往高效、稳定、绿色电源设计的大门。

评分☆☆☆☆☆

好

评分☆☆☆☆☆

快递员态度很好

评分☆☆☆☆☆

好，儿子自学用书

评分☆☆☆☆☆

又到学习的时候了，加油吧！

评分☆☆☆☆☆

质量很好，字迹清晰，应该是正版。

评分☆☆☆☆☆

好，儿子自学用书