从零学起开关电源设计入门 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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马洪涛 著

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店铺： 中关村图书大厦旗舰店

出版社： 化学工业

ISBN：9787122318565

商品编码：29487127833

出版时间：2018-07-01

基本信息

商品名称： 从零学起开关电源设计入门	出版社： 化学工业	出版时间：2018-07-01
作者：马洪涛	译者：	开本： 16开
定价： 59.00	页数：246	印次： 1
ISBN号：9787122318565	商品类型：图书	版次： 1

踏入电力电子的奇妙世界：从基础到进阶的电源设计之旅 电力，作为现代社会运转的命脉，无处不在，却又常常被我们视为理所当然。从点亮万家灯火的宏伟工程，到手中智能设备的微小驱动，一切都离不开电力电子技术的支撑。而在这庞大的电力电子领域中，开关电源（Switching Power Supply, SMPS）以其高效率、高功率密度、体积小巧等诸多优势，早已成为当今电子设备中不可或缺的核心组件。 本书并非一本简单的“从零学起”的入门指南，而是旨在引领读者深入理解开关电源的设计精髓，从理论基石到工程实践，构建一套严谨而完整的知识体系。我们相信，真正的掌握并非仅仅停留在操作层面，而是源于对底层原理的深刻洞察，以及对设计权衡的精准把握。因此，本书将带领您踏上一段从宏观概念到微观细节的探索之旅，让您不仅知其然，更能知其所以然。 第一部分：奠定坚实的理论基石——理解开关电源的“心脏”与“灵魂” 在一切复杂的工程设计背后，都隐藏着优雅而强大的物理学原理。开关电源的设计，自然也不例外。本部分将为您深入剖析开关电源的核心工作原理，揭示其高效运转的奥秘。 DC-DC变换的艺术： 开关电源最基础的功能是将一种直流电压转换为另一种直流电压。我们不会止步于简单介绍 Buck, Boost, Buck-Boost 等拓扑结构，而是会深入探讨它们各自的数学模型，分析理想状态下的能量传递过程，并进一步揭示非理想因素（如开关损耗、导通损耗、磁芯损耗等）如何影响效率，以及如何通过优化设计来最小化这些损耗。我们将从能量守恒和电磁场理论出发，用严谨的数学推导来阐释这些基本拓扑的工作模式，让您理解为什么它们能有效地完成电压变换。 开关器件的“开关艺术”： 功率MOSFETs和IGBTs等开关器件是开关电源的“心脏”。本部分将详细介绍这些器件的P-N结特性、导通与关断机制、以及关键参数（如阈值电压、导通电阻、寄生电容、击穿电压等）对电源性能的影响。您将学习到如何根据具体应用选择合适的开关器件，并理解开关损耗的产生机理，以及如何通过优化驱动电路和选择合适的开关频率来降低损耗，提升效率。我们将不仅仅是罗列参数，而是深入分析这些参数的物理含义，以及它们在实际电路中扮演的角色。 电感与电容：储能的智慧： 电感和电容是开关电源中不可或缺的储能元件。我们将深入探讨电感的设计原则，包括磁芯材料的选择、磁通密度、饱和电感、漏感等关键参数的意义，以及如何根据工作电流和频率计算电感的电感量。对于电容，我们将重点关注其ESR（等效串联电阻）、ESL（等效串联电感）以及纹波电流承受能力，并分析它们对输出电压纹波、瞬态响应和效率的影响。您将学会如何根据电源的设计要求，精确地计算和选择合适的储能元件，避免因元件选择不当而导致的性能瓶颈。 控制理论的驱动： 为了维持稳定的输出电压，开关电源必须具备精密的控制系统。本部分将详细介绍PID（比例-积分-微分）控制器的基本原理，以及它们在开关电源中的应用。您将学习到如何对系统的瞬态响应和稳态精度进行设计和优化，并理解补偿网络的设计方法，以确保系统的稳定性。我们将从信号流图和传递函数出发，逐步构建对控制环路的理解，并介绍环路增益、相位裕度和增益裕度等关键指标的意义，以及它们如何影响系统的稳定性。 第二部分：构筑可靠的设计框架——从原理到实现的工程实践 理论的丰满最终需要工程的骨感来支撑。本部分将带领您走出理论的象牙塔，进入实际的设计流程，让您掌握将理论知识转化为可行产品的关键技能。 设计流程的逻辑： 一个完整的开关电源设计项目，需要一套清晰而系统化的流程。我们将从需求分析、拓扑选择、元件选型、电路设计、PCB布局布线，到仿真验证、原型制作、调试测试，一步步引导您完成整个设计过程。您将学会如何根据系统规格（输入电压范围、输出电压、输出电流、效率要求、纹波要求、成本预算等）来做出最优的设计决策。我们将强调在设计初期进行充分的市场调研和技术评估的重要性，并提供一套可复用的设计框架。 PCB布局布线的艺术与科学： 高频开关电路的PCB布局布线至关重要，直接影响到电源的电磁兼容性（EMC）、效率和稳定性。本部分将详细讲解电流回路的优化、敏感信号的屏蔽、接地策略、散热设计等关键技术。您将理解为什么电感的寄生参数在PCB上会被放大，以及如何通过合理的布局来最小化干扰。我们将用图文并茂的方式展示典型的PCB布局布线“陷阱”以及相应的规避方法，并强调“信号完整性”和“电源完整性”在PCB设计中的核心地位。 仿真与验证的利器： 在实际制作原型之前，通过仿真软件进行设计验证是必不可少的环节。本部分将介绍主流的仿真工具（如LTspice, PSpice等）在开关电源设计中的应用。您将学习如何建立精确的仿真模型，预测电路的性能，并提前发现潜在的设计问题。我们将演示如何利用仿真来分析瞬态响应、稳态特性、效率曲线以及EMC表现，从而指导实际的电路调整。 调试与测试的挑战： 即使经过周密的仿真，实际的调试和测试仍然是验证设计的最后一道关卡。本部分将介绍常用的测试仪器（如示波器、频谱分析仪、电子负载等）的使用方法，以及针对开关电源的各项关键指标（如电压调整率、负载调整率、纹波、效率、动态响应、EMC等）的测试流程和判定标准。您将学习如何高效地定位和解决实际工作中遇到的问题，并掌握一些“看家本领”来加速调试过程。 第三部分：进阶的探索与前沿的视野——迈向更高效、更智能的电源时代 随着技术的不断发展，开关电源的设计也在不断演进，朝着更高效率、更高集成度、更智能化的方向发展。本部分将为您展现开关电源领域的广阔天地。 功率因数校正（PFC）的奥秘： 随着全球对能源效率的要求日益提高，功率因数校正已成为现代电源设计的重要组成部分。本部分将深入探讨有源PFC和无源PFC的设计原理，分析其对电网负荷和设备效率的影响。您将理解主动PFC电路是如何通过控制电流波形来提高功率因数的，并学习相关的设计挑战和解决方案。 高频化与集成化的趋势： 为了实现更小的体积和更轻的重量，开关电源正朝着更高开关频率的方向发展。本部分将讨论高频化带来的挑战，如开关损耗的增加、EMI的增强，以及相应的解决策略，包括新型半导体材料（如GaN, SiC）的应用和先进的磁性元件设计。同时，我们也将探讨集成化技术，如DC-DC转换器IC的应用，以及它们如何简化设计并提升性能。 智能化与数字控制的未来： 传统的模拟控制方式正逐渐被数字控制所取代。本部分将介绍数字控制的基本原理，包括微控制器（MCU）在电源控制中的应用，以及数字信号处理（DSP）在高级控制算法中的作用。您将了解如何利用数字控制实现更精密的参数调节、更灵活的保护功能以及更智能的系统监控。 本书的目标是为您提供一个扎实而全面的开关电源设计知识体系。我们鼓励您在阅读过程中积极思考，将理论与实践相结合，并勇于尝试。通过本书的学习，您将不再满足于简单地调用现有模块，而是能够深入理解其工作原理，并具备独立设计、优化和解决复杂问题的能力，为您的电力电子设计之路打下坚实的基础，并开启无限的可能。

评分☆☆☆☆☆

评价二 作为一个在电子行业摸爬滚打多年的工程师，我一直觉得开关电源的设计是一个既需要理论深度又需要实践经验的领域，很少有书籍能够做到既严谨又易于理解。直到我接触到《从零学起开关电源设计入门》，我才发现自己之前的看法有些狭隘。这本书虽然定位是入门，但它所涉及的原理和方法却相当扎实。作者对于 Buck、Boost、Buck-Boost 等基本拓扑的讲解，非常透彻，并且不仅仅是停留在理论层面，还深入剖析了各个元器件在电路中的作用，以及它们如何相互配合来实现电压的变换。让我印象深刻的是，书中对于控制环路的分析，这部分内容往往是很多初学者感到困惑的地方，但作者通过图文并茂的方式，将PID控制、TL431等常用基准源的原理讲得一清二楚，并且还给出了实际电路中如何调整参数的指导，这对于我这种想要深入理解底层逻辑的人来说，非常有价值。此外，书中还详细介绍了PCB布局布线的一些关键技巧，这些细节往往是决定电源性能和稳定性的重要因素，是很多理论书籍容易忽略的。总的来说，这本书在理论深度和工程实践之间找到了一个绝佳的平衡点，对于想要系统学习开关电源设计的工程师来说，是一本不可多得的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

评价一 这本书的出现，简直是为我这类完全没有接触过电子技术，但又对DIY智能家居充满好奇的“小白”量身定做的。我一直觉得电源是个神秘的东西，尤其是那个小小的开关电源，感觉里面藏着无数复杂的原理。翻开这本书，我最先感受到的是一种“友好”。它没有一开始就抛出那些让人头晕的公式和电路图，而是从最基础的概念讲起，比如什么是电、什么是压、什么是流，这些我以前只在物理课上模糊听过的词汇，在这里被解释得生动形象，甚至配有简单的生活化比喻，让我一下子就理解了。然后，作者很巧妙地过渡到了开关电源的“前世今生”，简单介绍了一下它的优势和应用场景，这让我对接下来的学习充满了期待。最让我惊喜的是，书中还穿插了一些关于安全用电的提示，这对于初学者来说真的太重要了，可以避免很多不必要的风险。即使我目前还不能画出复杂的电路图，但通过这本书，我至少能够理解为什么我的智能插座需要一个开关电源，以及它大概是如何工作的，这种“知其所以然”的感觉，对于建立学习信心非常有帮助。总的来说，这本书的开篇就给我留下了非常好的印象，让我觉得学习开关电源设计并不是一件遥不可及的事情。

评分☆☆☆☆☆

评价三 我对开关电源的兴趣，完全源于一次失败的DIY经历。我尝试自己组装一个USB充电器，结果烧了好几个元器件，最终以失败告终。那时候我才意识到，电源设计远比我想象的复杂。带着这种困惑和不甘，我找到了《从零学起开关电源设计入门》。这本书的优点在于，它能够从我这个“失败者”的角度出发，去剖析问题。它没有回避失败，反而通过一些实际的案例，讲解了常见的故障模式以及如何进行故障排查。比如，书中分析了输出纹波过大的原因，以及如何通过选择合适的电容、优化PCB布局来改善。我还学到了如何使用示波器来测量电源的各项关键指标，比如效率、瞬态响应等，这些都是我之前完全没有概念的。作者还专门用了一章来讲解如何选择合适的功率器件，比如MOSFET和二极管，以及如何根据具体的应用需求来计算和评估它们。这些实用的指导，让我觉得这本书不仅仅是纸上谈兵，而是真正能够帮助我解决实际问题的。虽然我还不能完全独立设计一个复杂的开关电源，但通过这本书，我感觉自己已经掌握了基本的分析方法和设计思路，下一次DIY，我一定会更有信心。

评分☆☆☆☆☆

评价五 我一直对电子产品内部的“魔法”充满好奇，尤其是那些小小的、却能将高压电变成低压电的开关电源。在网上搜集了很多资料，但总感觉零散不成体系。《从零学起开关电源设计入门》这本书，就像是为我搭建了一个完整的知识框架。它从最基础的二极管、三极管、电容、电感等元器件讲起，循序渐进地介绍它们在开关电源中的作用。我最喜欢的部分是关于“开关”这个概念的引入，作者用非常生动的语言解释了“为什么叫开关电源”，以及它和线性电源的区别，让我瞬间就豁然开朗。接着，书中详细介绍了各种基础的开关电源拓扑，比如降压、升压、升降压，并且通过大量的图例，将复杂的电路原理可视化，这对于我这种视觉型学习者来说，简直是福音。让我觉得特别贴心的是，书中还配有一些简单的计算公式，帮助我理解设计过程中一些关键参数是如何确定的，比如占空比、电感值、输出电容值等。虽然我暂时还不能独立设计，但至少我已经能够看懂一些简单的电源电路图，并且对开关电源的工作原理有了一个初步的认识，这种进步让我感到非常兴奋。

评分☆☆☆☆☆

评价四 这本书最让我惊喜的地方，莫过于它对不同应用场景下开关电源设计的考量。我一直认为开关电源的设计是一个标准化的流程，但这本书却让我看到了它的多样性和灵活性。作者针对不同类型的应用，比如LED驱动电源、电池充电器、适配器等，分别给出了详细的设计思路和注意事项。我特别喜欢其中关于LED驱动电源的部分，书中详细介绍了恒流控制的原理，以及如何根据LED的特性来设计合适的电流环路，并且还讲解了如何实现调光功能，这对我正在构思的智能照明项目非常有帮助。另外，关于电池充电器那一章，让我对不同充电策略有了更深的理解，比如CC/CV（恒流/恒压）充电、三段式充电等，以及如何根据电池的类型来选择合适的充电方案。书中还提及了一些特殊的电源设计，比如隔离型开关电源和非隔离型开关电源的区别，以及它们在安全性和成本上的权衡。这种“因地制宜”的设计理念，让我对开关电源的设计有了更全面的认识，不再局限于某种特定的模式，能够根据实际需求做出更优化的选择。