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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出版社： 化学工业

ISBN：9787122318569

商品编码：29487188347

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

《实用开关电源系统构建指南：从原理到实践》 一、 导言：拥抱高效能源转换的新纪元 在当今科技飞速发展的时代，对能源的需求呈现出爆炸式增长，而能源的有效利用与高效转换则成为制约技术进步的关键瓶颈之一。传统线性电源在效率、体积、发热等方面已难以满足日益严苛的应用需求，开关电源（SMPS）凭借其卓越的能量转换效率、紧凑的设计、优良的功率密度以及广泛的应用领域，早已成为现代电子设备不可或缺的核心组成部分。从手机充电器、电脑电源，到工业自动化控制系统、新能源汽车驱动，乃至航天航空领域，开关电源无处不在，深刻地改变着我们的生活和工作方式。 然而，开关电源的强大功能背后，是其复杂的设计原理和精密的工程实现。对于初次接触开关电源领域的工程师、技术爱好者，或是希望深入理解其内在机制的学生而言，系统地掌握开关电源的设计方法、器件选择、电路分析以及实际调试技巧，无疑是一项挑战。本书《实用开关电源系统构建指南：从原理到实践》正是为填补这一领域内的知识空白而生，旨在为读者提供一条清晰、系统且实用的学习路径，帮助您从开关电源的基本概念出发，逐步深入到实际系统的构建与优化。 本书并非一本理论堆砌的教材，更侧重于将深奥的物理原理与具体的工程实践相结合，以期让读者能够真正理解开关电源的工作机制，并具备独立设计、分析和调试开关电源系统的能力。我们相信，通过本书的学习，您将能够自信地应对开关电源设计中的各种挑战，并为您的创新项目注入强劲而高效的动力。 二、 理论基石：深入剖析开关电源的核心工作原理 本书将从最基础的理论概念出发，为读者打下坚实的理论基础。我们将首先介绍开关电源与线性电源在基本工作模式、效率、功率密度等方面的根本区别，阐述开关电源之所以能够实现高效率的关键——利用功率开关器件（如MOSFET、IGBT）的快速开关特性，在电感和电容等储能元件的配合下，实现能量的“存储”与“释放”，从而高效地完成电压和电流的转换。 随后，我们将详细解析几种最基本、最常用的开关电源拓扑结构： 降压型（Buck）转换器： 这是最基础也是应用最广泛的拓扑之一，用于将较高直流电压转换为较低直流电压。我们将深入剖析其工作原理，分析占空比（Duty Cycle）如何影响输出电压，并详细讲解电感电流、电容电压的纹波产生机理与抑制方法。 升压型（Boost）转换器： 适用于将较低直流电压升高到较高直流电压的应用场景。我们将阐述其工作原理，分析电感在升压过程中扮演的角色，以及如何通过控制占空比来调节输出电压。 升降压型（Buck-Boost）转换器： 能够输出与输入电压极性相反的电压，且输出电压的幅值可以大于或小于输入电压。本书将详细讲解其工作模式，分析其独特的电压转换特性。 隔离型拓扑（如Flyback、Forward、Half-Bridge、Full-Bridge）： 对于需要输入输出电气隔离的应用，隔离型开关电源至关重要。我们将逐一解析这些拓扑的基本工作原理、隔离变压器的设计要点、以及它们在不同功率等级下的适用性。 在理解了基本拓扑后，本书将进一步深入探讨开关电源设计中的核心要素： 功率器件选择与驱动： 功率MOSFET、IGBT等功率开关器件是开关电源的心脏。我们将详细介绍不同类型功率器件的特性、选择标准（如耐压、导通电阻、开关速度、热阻等），以及如何设计合适的驱动电路，确保功率器件能够可靠、高效地工作。 电感与电容的设计与选型： 电感和电容是能量的存储和滤波元件。我们将讲解电感参数（如电感量、饱和电流、直流电阻）和电容参数（如容值、等效串联电阻ESR、额定电压）对开关电源性能的影响，并提供计算和选型的指导。 控制策略与反馈环路设计： 开关电源的稳定工作离不开精确的控制。本书将介绍电压模式控制、电流模式控制（包括峰值电流模式和平均电流模式）等主流控制策略，并重点讲解如何设计稳定的反馈环路，以应对负载变化、输入电压波动等外部干扰，确保输出电压的稳定。我们将涉及伯德图（Bode Plot）分析、补偿网络设计等关键技术。 保护电路设计： 安全可靠是开关电源设计的重要考量。我们将探讨过压保护（OVP）、欠压保护（UVP）、过流保护（OCP）、过温保护（OTP）等关键保护机制的设计方法，确保系统在异常工况下能够安全关断，避免损坏。 三、 实践应用：从设计到调试的实操指南 理论知识的掌握是基础，而将其转化为实际可用的系统则是最终目标。本书的另一核心价值在于其丰富的实践指导内容。 元器件选型实战： 基于前面理论讲解，本书将通过具体的实例，引导读者如何根据具体的设计需求（如输入电压范围、输出电压、输出电流、功率等级、效率要求、成本考量等），从海量的电子元器件库中，筛选出最适合的功率器件、控制IC、电感、电容、二极管、变压器等关键元器件。我们将特别关注市场上主流的元器件厂商和型号，并给出实际选型的参考依据。 PCB布局布线技巧： 高频开关信号的PCB布局布线对开关电源的性能至关重要。本书将深入讲解如何优化PCB布局，减少寄生参数的影响，控制电磁干扰（EMI），例如：关键电流路径的最小化、地线的处理、高频信号的走线规则、散热设计等。 原理图与PCB设计流程： 我们将引导读者掌握使用主流EDA软件（如Altium Designer, KiCad等）进行原理图绘制和PCB设计的完整流程，从元器件库的建立，到原理图的连接，再到PCB的铺设和验证。 仿真工具的应用： 在实际制作前，利用仿真软件（如LTspice, PSpice等）对设计进行验证是提高成功率的有效手段。本书将介绍如何利用这些工具建立开关电源模型，进行瞬态分析、频率响应分析，以及对各种参数进行扫描，预测实际运行中的性能表现。 焊接与组装指南： 对于初学者，本书将提供实用的焊接技巧和元器件的安装指南，确保制作的样机能够准确复现设计意图。 调试与故障排除： 制作完成后，调试是验证和优化设计的关键环节。本书将提供一套系统化的调试流程，包括：静态参数测量、动态响应测试、纹波测量、效率测量、EMI测试等。更重要的是，我们将详细分析开关电源常见的故障现象，并提供相应的故障排除思路和方法，帮助读者快速定位和解决问题。 四、 高级主题与前沿趋势 为了帮助读者进一步拓展视野，本书还将触及一些更高级的主题和开关电源领域的前沿发展趋势： 无损开关技术： 如软开关（ZVS, ZCS）技术，它们如何在不增加复杂性的前提下，显著降低开关损耗，提高效率，并减少EMI。 多相交错技术： 在大功率应用中，通过多相交错技术可以有效降低输入输出纹波，提高系统可靠性。 功率因数校正（PFC）技术： 讲解PFC的基本原理，以及主动式PFC和无源式PFC在不同应用中的作用和实现方式。 数字控制技术： 介绍基于微控制器（MCU）或DSP的数字控制在开关电源中的应用，包括其优势、实现方法以及未来的发展方向。 GaN和SiC等新型功率器件的应用： 探讨这些新型宽禁带半导体材料在开关电源设计中的潜力，它们如何带来更高的效率、更小的体积和更好的热性能。 新能源领域的应用： 简述开关电源在太阳能逆变器、电动汽车充电桩、储能系统等新兴能源领域的特殊设计考量。 五、 学习方法与读者收益 本书的设计初衷是循序渐进，由浅入深。我们建议读者按照章节顺序进行学习，遇到疑难之处，可以回溯前面章节或参考附录中的补充资料。理论学习与动手实践相结合是本书强调的学习方式。我们鼓励读者在学习过程中，积极进行元器件选型、原理图绘制、PCB设计，并尝试制作和调试实际电路。 完成本书的学习后，读者将能够： 深刻理解开关电源的基本原理和核心概念。 掌握主流开关电源拓扑结构的设计方法。 熟练进行元器件的选择与计算。 掌握PCB布局布线与EMC设计的基本原则。 具备使用仿真工具进行设计验证的能力。 掌握开关电源的调试与故障排除技巧。 了解开关电源领域的发展趋势和前沿技术。 最终能够独立完成一个功能完善、性能优良的开关电源系统设计。 无论您是初学者，还是有一定基础的工程师，本书都将是您在开关电源设计领域进阶的宝贵参考。我们期待本书能点燃您在能源转换领域的探索热情，助您在创造高效、可靠的电源解决方案的道路上，迈出坚实而自信的步伐。

评分☆☆☆☆☆

我是一名电子爱好者，平时喜欢自己动手做一些小项目。之前尝试过一些简单的电源电路，但对于开关电源一直望而却步，总觉得太复杂了。无意中看到了《从零学起开关电源设计入门》这本书，抱着试试看的心态买来一读，结果惊喜连连。书中的语言非常生动有趣，一点也不像传统的教材那么死板。作者就像在和我们聊天一样，把复杂的理论讲得通俗易懂。我最喜欢的部分是关于各种保护功能的讲解，比如过压保护、过流保护等等。在现实生活中，我们用的很多电器都有这些保护功能，但一直不知道它们是如何实现的。这本书就把这些“幕后英雄”的工作原理讲得清清楚楚，让我对电子产品的安全性有了更深的理解。而且，书中还提供了很多可以动手实践的简单实验，我跟着书中的指导，用一些基础的电子元器件，竟然成功地搭建了一个小型的开关电源模块，这让我成就感爆棚！这本书真的让我觉得，原来电子设计并没有想象中那么遥不可及，只要有心，人人都可以成为“创客”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的独到之处在于其对“为什么”的深入挖掘。很多开关电源的书籍会直接给出各种公式和设计流程，但《从零学起开关电源设计入门》却花了很多篇幅去解释这些公式是如何推导出来的，为什么选择这样的元器件，以及不同的设计选择会带来什么样的影响。这种“刨根问底”的精神，让我能够真正理解背后的原理，而不是简单地套用公式。我尤其喜欢书中关于反馈环路设计的讨论，作者详细分析了不同类型补偿电路的工作原理和稳定性判据，并给出了具体的计算方法。这部分内容对于设计高性能、高稳定性的开关电源至关重要。此外，书中还涉及了多种不同功率等级的开关电源设计案例，从低功率的适配器到中高功率的服务器电源，作者都给出了详细的设计思路和关键注意事项，这为我提供了宝贵的参考。阅读这本书，就像是在进行一场深度思维的训练，让我能够从更宏观的视角去审视开关电源的设计。

评分☆☆☆☆☆

作为一个已经接触电子行业一段时间的工程师，我一直在寻找一本能够系统性地梳理开关电源设计知识的书籍。《从零学起开关电源设计入门》这本书，虽然名字是“入门”，但其内容的深度和广度着实让我感到意外。作者在理论推导上严谨扎实，但又不会过于晦涩，能够让有一定基础的读者快速掌握核心概念。我尤其欣赏书中对各种损耗的分析，以及如何通过元器件选择和电路设计来优化效率，这对于实际工程设计来说至关重要。书中关于PCB布局的建议也十分实用，很多细节都是我在实践中吃过亏才领悟到的，而这本书却在一开始就给出了明确的指导。我反复研读了关于EMI抑制的部分，作者提出的几种常用方法，并分析了其背后的物理机制，这让我对如何设计低噪声的开关电源有了更清晰的认识。这本书不仅仅停留在理论层面，还包含了大量的实例分析，通过实际的电路图和参数，展示了如何将理论知识转化为可行的设计方案。我甚至可以跟着书中的步骤，在脑海中模拟整个设计流程。这本书的优点在于它的系统性和实践性，非常适合想要在开关电源领域深入发展的工程师。

评分☆☆☆☆☆

我是一名从事了十几年电力电子工作的资深工程师，阅览过大量的技术书籍和文献。《从零学起开关电源设计入门》这本书，虽然封面标题带有“入门”二字，但其内容深度绝对不亚于一些专业的技术专著。作者在理论的严谨性、设计的实用性以及对前沿技术的把握上都做得非常出色。书中对新型半导体器件在开关电源中的应用，如GaN和SiC器件的特性及设计考量，进行了深入的分析，这对于我们这些需要紧跟技术发展步伐的工程师来说，提供了非常及时的信息。我尤其欣赏书中关于高频化设计挑战的论述，以及作者提出的解决方案，这正是当前行业内普遍关注的焦点。此外，书中对各种测试方法的介绍也十分详尽，包括效率测试、瞬态响应测试、EMI测试等，并提供了具体的测试设备选择和操作指南。这本书的内容非常全面，涵盖了从基础理论到前沿应用，从原理分析到实践操作的各个环节，绝对是电力电子领域一本不可多得的经典之作。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是太棒了！我一直对电子元器件和电路原理充满好奇，但总觉得开关电源这个领域离我有点遥远，听起来就很高深。直到我翻开了《从零学起开关电源设计入门》，才发现事情并没有我想象的那么困难。作者的讲解方式非常接地气，从最基础的概念讲起，比如什么是电压、电流、功率，这些在其他书中可能一笔带过的内容，在这里都得到了非常详细的解释。而且，作者还用了好多形象的比喻，让我一下子就能理解那些抽象的物理定律。我特别喜欢书中关于MOSFET和二极管工作原理的章节，作者通过生动的图示和通俗的语言，把这些核心元器件的特性讲得明明白白，不再是枯燥的参数堆砌。更让我惊喜的是，书中并没有直接抛出复杂的公式，而是先引导读者理解原理，再慢慢引入必要的数学模型。我感觉自己就像跟着一位经验丰富的老师在一步步探索，完全不会感到迷失。即使是一些初学者可能容易混淆的概念，比如开关电源的几种基本拓扑结构，作者也通过对比分析，让我们清楚地认识到它们的优缺点和适用场景。读完这本书，我感觉自己对开关电源的世界打开了一扇全新的大门，充满了探索的动力。