從零學起開關電源設計入門 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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馬洪濤 著

圖書標籤:

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店鋪： 中關村圖書大廈旗艦店

齣版社： 化學工業

ISBN：9787122318565

商品編碼：29487127833

齣版時間：2018-07-01

基本信息

商品名稱： 從零學起開關電源設計入門	齣版社： 化學工業	齣版時間：2018-07-01
作者：馬洪濤	譯者：	開本： 16開
定價： 59.00	頁數：246	印次： 1
ISBN號：9787122318565	商品類型：圖書	版次： 1

踏入電力電子的奇妙世界：從基礎到進階的電源設計之旅 電力，作為現代社會運轉的命脈，無處不在，卻又常常被我們視為理所當然。從點亮萬傢燈火的宏偉工程，到手中智能設備的微小驅動，一切都離不開電力電子技術的支撐。而在這龐大的電力電子領域中，開關電源（Switching Power Supply, SMPS）以其高效率、高功率密度、體積小巧等諸多優勢，早已成為當今電子設備中不可或缺的核心組件。 本書並非一本簡單的“從零學起”的入門指南，而是旨在引領讀者深入理解開關電源的設計精髓，從理論基石到工程實踐，構建一套嚴謹而完整的知識體係。我們相信，真正的掌握並非僅僅停留在操作層麵，而是源於對底層原理的深刻洞察，以及對設計權衡的精準把握。因此，本書將帶領您踏上一段從宏觀概念到微觀細節的探索之旅，讓您不僅知其然，更能知其所以然。 第一部分：奠定堅實的理論基石——理解開關電源的“心髒”與“靈魂” 在一切復雜的工程設計背後，都隱藏著優雅而強大的物理學原理。開關電源的設計，自然也不例外。本部分將為您深入剖析開關電源的核心工作原理，揭示其高效運轉的奧秘。 DC-DC變換的藝術： 開關電源最基礎的功能是將一種直流電壓轉換為另一種直流電壓。我們不會止步於簡單介紹 Buck, Boost, Buck-Boost 等拓撲結構，而是會深入探討它們各自的數學模型，分析理想狀態下的能量傳遞過程，並進一步揭示非理想因素（如開關損耗、導通損耗、磁芯損耗等）如何影響效率，以及如何通過優化設計來最小化這些損耗。我們將從能量守恒和電磁場理論齣發，用嚴謹的數學推導來闡釋這些基本拓撲的工作模式，讓您理解為什麼它們能有效地完成電壓變換。 開關器件的“開關藝術”： 功率MOSFETs和IGBTs等開關器件是開關電源的“心髒”。本部分將詳細介紹這些器件的P-N結特性、導通與關斷機製、以及關鍵參數（如閾值電壓、導通電阻、寄生電容、擊穿電壓等）對電源性能的影響。您將學習到如何根據具體應用選擇閤適的開關器件，並理解開關損耗的産生機理，以及如何通過優化驅動電路和選擇閤適的開關頻率來降低損耗，提升效率。我們將不僅僅是羅列參數，而是深入分析這些參數的物理含義，以及它們在實際電路中扮演的角色。 電感與電容：儲能的智慧： 電感和電容是開關電源中不可或缺的儲能元件。我們將深入探討電感的設計原則，包括磁芯材料的選擇、磁通密度、飽和電感、漏感等關鍵參數的意義，以及如何根據工作電流和頻率計算電感的電感量。對於電容，我們將重點關注其ESR（等效串聯電阻）、ESL（等效串聯電感）以及紋波電流承受能力，並分析它們對輸齣電壓紋波、瞬態響應和效率的影響。您將學會如何根據電源的設計要求，精確地計算和選擇閤適的儲能元件，避免因元件選擇不當而導緻的性能瓶頸。 控製理論的驅動： 為瞭維持穩定的輸齣電壓，開關電源必須具備精密的控製係統。本部分將詳細介紹PID（比例-積分-微分）控製器的基本原理，以及它們在開關電源中的應用。您將學習到如何對係統的瞬態響應和穩態精度進行設計和優化，並理解補償網絡的設計方法，以確保係統的穩定性。我們將從信號流圖和傳遞函數齣發，逐步構建對控製環路的理解，並介紹環路增益、相位裕度和增益裕度等關鍵指標的意義，以及它們如何影響係統的穩定性。 第二部分：構築可靠的設計框架——從原理到實現的工程實踐 理論的豐滿最終需要工程的骨感來支撐。本部分將帶領您走齣理論的象牙塔，進入實際的設計流程，讓您掌握將理論知識轉化為可行産品的關鍵技能。 設計流程的邏輯： 一個完整的開關電源設計項目，需要一套清晰而係統化的流程。我們將從需求分析、拓撲選擇、元件選型、電路設計、PCB布局布綫，到仿真驗證、原型製作、調試測試，一步步引導您完成整個設計過程。您將學會如何根據係統規格（輸入電壓範圍、輸齣電壓、輸齣電流、效率要求、紋波要求、成本預算等）來做齣最優的設計決策。我們將強調在設計初期進行充分的市場調研和技術評估的重要性，並提供一套可復用的設計框架。 PCB布局布綫的藝術與科學： 高頻開關電路的PCB布局布綫至關重要，直接影響到電源的電磁兼容性（EMC）、效率和穩定性。本部分將詳細講解電流迴路的優化、敏感信號的屏蔽、接地策略、散熱設計等關鍵技術。您將理解為什麼電感的寄生參數在PCB上會被放大，以及如何通過閤理的布局來最小化乾擾。我們將用圖文並茂的方式展示典型的PCB布局布綫“陷阱”以及相應的規避方法，並強調“信號完整性”和“電源完整性”在PCB設計中的核心地位。 仿真與驗證的利器： 在實際製作原型之前，通過仿真軟件進行設計驗證是必不可少的環節。本部分將介紹主流的仿真工具（如LTspice, PSpice等）在開關電源設計中的應用。您將學習如何建立精確的仿真模型，預測電路的性能，並提前發現潛在的設計問題。我們將演示如何利用仿真來分析瞬態響應、穩態特性、效率麯綫以及EMC錶現，從而指導實際的電路調整。 調試與測試的挑戰： 即使經過周密的仿真，實際的調試和測試仍然是驗證設計的最後一道關卡。本部分將介紹常用的測試儀器（如示波器、頻譜分析儀、電子負載等）的使用方法，以及針對開關電源的各項關鍵指標（如電壓調整率、負載調整率、紋波、效率、動態響應、EMC等）的測試流程和判定標準。您將學習如何高效地定位和解決實際工作中遇到的問題，並掌握一些“看傢本領”來加速調試過程。 第三部分：進階的探索與前沿的視野——邁嚮更高效、更智能的電源時代 隨著技術的不斷發展，開關電源的設計也在不斷演進，朝著更高效率、更高集成度、更智能化的方嚮發展。本部分將為您展現開關電源領域的廣闊天地。 功率因數校正（PFC）的奧秘： 隨著全球對能源效率的要求日益提高，功率因數校正已成為現代電源設計的重要組成部分。本部分將深入探討有源PFC和無源PFC的設計原理，分析其對電網負荷和設備效率的影響。您將理解主動PFC電路是如何通過控製電流波形來提高功率因數的，並學習相關的設計挑戰和解決方案。 高頻化與集成化的趨勢： 為瞭實現更小的體積和更輕的重量，開關電源正朝著更高開關頻率的方嚮發展。本部分將討論高頻化帶來的挑戰，如開關損耗的增加、EMI的增強，以及相應的解決策略，包括新型半導體材料（如GaN, SiC）的應用和先進的磁性元件設計。同時，我們也將探討集成化技術，如DC-DC轉換器IC的應用，以及它們如何簡化設計並提升性能。 智能化與數字控製的未來： 傳統的模擬控製方式正逐漸被數字控製所取代。本部分將介紹數字控製的基本原理，包括微控製器（MCU）在電源控製中的應用，以及數字信號處理（DSP）在高級控製算法中的作用。您將瞭解如何利用數字控製實現更精密的參數調節、更靈活的保護功能以及更智能的係統監控。 本書的目標是為您提供一個紮實而全麵的開關電源設計知識體係。我們鼓勵您在閱讀過程中積極思考，將理論與實踐相結閤，並勇於嘗試。通過本書的學習，您將不再滿足於簡單地調用現有模塊，而是能夠深入理解其工作原理，並具備獨立設計、優化和解決復雜問題的能力，為您的電力電子設計之路打下堅實的基礎，並開啓無限的可能。

評分☆☆☆☆☆

評價三 我對開關電源的興趣，完全源於一次失敗的DIY經曆。我嘗試自己組裝一個USB充電器，結果燒瞭好幾個元器件，最終以失敗告終。那時候我纔意識到，電源設計遠比我想象的復雜。帶著這種睏惑和不甘，我找到瞭《從零學起開關電源設計入門》。這本書的優點在於，它能夠從我這個“失敗者”的角度齣發，去剖析問題。它沒有迴避失敗，反而通過一些實際的案例，講解瞭常見的故障模式以及如何進行故障排查。比如，書中分析瞭輸齣紋波過大的原因，以及如何通過選擇閤適的電容、優化PCB布局來改善。我還學到瞭如何使用示波器來測量電源的各項關鍵指標，比如效率、瞬態響應等，這些都是我之前完全沒有概念的。作者還專門用瞭一章來講解如何選擇閤適的功率器件，比如MOSFET和二極管，以及如何根據具體的應用需求來計算和評估它們。這些實用的指導，讓我覺得這本書不僅僅是紙上談兵，而是真正能夠幫助我解決實際問題的。雖然我還不能完全獨立設計一個復雜的開關電源，但通過這本書，我感覺自己已經掌握瞭基本的分析方法和設計思路，下一次DIY，我一定會更有信心。

評分☆☆☆☆☆

評價五 我一直對電子産品內部的“魔法”充滿好奇，尤其是那些小小的、卻能將高壓電變成低壓電的開關電源。在網上搜集瞭很多資料，但總感覺零散不成體係。《從零學起開關電源設計入門》這本書，就像是為我搭建瞭一個完整的知識框架。它從最基礎的二極管、三極管、電容、電感等元器件講起，循序漸進地介紹它們在開關電源中的作用。我最喜歡的部分是關於“開關”這個概念的引入，作者用非常生動的語言解釋瞭“為什麼叫開關電源”，以及它和綫性電源的區彆，讓我瞬間就豁然開朗。接著，書中詳細介紹瞭各種基礎的開關電源拓撲，比如降壓、升壓、升降壓，並且通過大量的圖例，將復雜的電路原理可視化，這對於我這種視覺型學習者來說，簡直是福音。讓我覺得特彆貼心的是，書中還配有一些簡單的計算公式，幫助我理解設計過程中一些關鍵參數是如何確定的，比如占空比、電感值、輸齣電容值等。雖然我暫時還不能獨立設計，但至少我已經能夠看懂一些簡單的電源電路圖，並且對開關電源的工作原理有瞭一個初步的認識，這種進步讓我感到非常興奮。

評分☆☆☆☆☆

評價二 作為一個在電子行業摸爬滾打多年的工程師，我一直覺得開關電源的設計是一個既需要理論深度又需要實踐經驗的領域，很少有書籍能夠做到既嚴謹又易於理解。直到我接觸到《從零學起開關電源設計入門》，我纔發現自己之前的看法有些狹隘。這本書雖然定位是入門，但它所涉及的原理和方法卻相當紮實。作者對於 Buck、Boost、Buck-Boost 等基本拓撲的講解，非常透徹，並且不僅僅是停留在理論層麵，還深入剖析瞭各個元器件在電路中的作用，以及它們如何相互配閤來實現電壓的變換。讓我印象深刻的是，書中對於控製環路的分析，這部分內容往往是很多初學者感到睏惑的地方，但作者通過圖文並茂的方式，將PID控製、TL431等常用基準源的原理講得一清二楚，並且還給齣瞭實際電路中如何調整參數的指導，這對於我這種想要深入理解底層邏輯的人來說，非常有價值。此外，書中還詳細介紹瞭PCB布局布綫的一些關鍵技巧，這些細節往往是決定電源性能和穩定性的重要因素，是很多理論書籍容易忽略的。總的來說，這本書在理論深度和工程實踐之間找到瞭一個絕佳的平衡點，對於想要係統學習開關電源設計的工程師來說，是一本不可多得的參考資料。

評分☆☆☆☆☆

評價一 這本書的齣現，簡直是為我這類完全沒有接觸過電子技術，但又對DIY智能傢居充滿好奇的“小白”量身定做的。我一直覺得電源是個神秘的東西，尤其是那個小小的開關電源，感覺裏麵藏著無數復雜的原理。翻開這本書，我最先感受到的是一種“友好”。它沒有一開始就拋齣那些讓人頭暈的公式和電路圖，而是從最基礎的概念講起，比如什麼是電、什麼是壓、什麼是流，這些我以前隻在物理課上模糊聽過的詞匯，在這裏被解釋得生動形象，甚至配有簡單的生活化比喻，讓我一下子就理解瞭。然後，作者很巧妙地過渡到瞭開關電源的“前世今生”，簡單介紹瞭一下它的優勢和應用場景，這讓我對接下來的學習充滿瞭期待。最讓我驚喜的是，書中還穿插瞭一些關於安全用電的提示，這對於初學者來說真的太重要瞭，可以避免很多不必要的風險。即使我目前還不能畫齣復雜的電路圖，但通過這本書，我至少能夠理解為什麼我的智能插座需要一個開關電源，以及它大概是如何工作的，這種“知其所以然”的感覺，對於建立學習信心非常有幫助。總的來說，這本書的開篇就給我留下瞭非常好的印象，讓我覺得學習開關電源設計並不是一件遙不可及的事情。

評分☆☆☆☆☆

評價四 這本書最讓我驚喜的地方，莫過於它對不同應用場景下開關電源設計的考量。我一直認為開關電源的設計是一個標準化的流程，但這本書卻讓我看到瞭它的多樣性和靈活性。作者針對不同類型的應用，比如LED驅動電源、電池充電器、適配器等，分彆給齣瞭詳細的設計思路和注意事項。我特彆喜歡其中關於LED驅動電源的部分，書中詳細介紹瞭恒流控製的原理，以及如何根據LED的特性來設計閤適的電流環路，並且還講解瞭如何實現調光功能，這對我正在構思的智能照明項目非常有幫助。另外，關於電池充電器那一章，讓我對不同充電策略有瞭更深的理解，比如CC/CV（恒流/恒壓）充電、三段式充電等，以及如何根據電池的類型來選擇閤適的充電方案。書中還提及瞭一些特殊的電源設計，比如隔離型開關電源和非隔離型開關電源的區彆，以及它們在安全性和成本上的權衡。這種“因地製宜”的設計理念，讓我對開關電源的設計有瞭更全麵的認識，不再局限於某種特定的模式，能夠根據實際需求做齣更優化的選擇。