現代儀器電源--原理技術設計 9787030150950 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張建生 著

圖書標籤:

• 儀器電源
• 開關電源
• 電源設計
• 電力電子
• 模擬電路
• 電子技術
• 電源技術
• 高頻電路
• 嵌入式係統
• 電源原理

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030150950

商品編碼：29690922440

包裝：平裝

齣版時間：2005-07-01

基本信息

書名:現代儀器電源--原理技術設計

：28.00元

售價：19.0元,便宜9.0元,摺扣67

作者:張建生

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2005-07-01

ISBN：9787030150950

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版次：1

裝幀：平裝

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編輯推薦

內容提要

本書緊密結閤具體産品，係統全麵地介紹新型儀器電源技術的基本原理和實用技術，具有較強的實用性和針對性。全書內容包括：開關電源原理，開關電源性能分析，開關電源中功率器件性能分析，開關電源産品設計與工藝，通信用智能開關電源的監控係統及高頻開關電源係統，通信機房電源的配置，通信用新型電源電池，新型智能開關電源設計仿真等。此外，附錄中還列齣瞭和開關電源相關的高頻功率變壓器的設計，以及部分電源 MOSFET器件參數錶，以供讀者參考。
本書可作為電氣工程及自動化專業、電子信息專業、通信工程專業的教材或輔導用書，也可供其他相關專業及對現代儀器電源感興趣的讀者閱讀。

目錄

章 開關電源基礎
　1.1 開關電源基礎
　1.2 開關電源的功率變換電路
　1.3 開關電源的反饋控製電路
　1.4 開關電源驅動電路
　1.5 開關電源功率因數及校正器
第二章 開關電源的性能指標
　2.1 電源指標體係介紹
　2.2 開關電源與其他電源的性質比較
第三章 開關電源常用的集成控製器
　3.1 SG1524係列開關電源控製器
　3.2 TL494型開關電源集成控製器
　3.3 UC1842係列開關電源集成控製器
第四章 開關電源主控元器件
　4.1 二極管
　4.2 功率晶體管
　4.3 功率MOS場效應晶體管
　4.4 絕緣柵雙極晶體管
　4.5 光電耦閤器
　4.6 精密可調基準 電源
　4.7 開關電源中使用的厚膜電路
　4.8 開關電源中使用的電容器
第五章 開關電源産品設計與工藝
　5.1 概述
　5.2 變壓器的設計
　5.3 開關管與整流二極管的參數計算
　5.4 吸收迴路的設計計算
　5.5 功率晶全管的選擇
　5.6 功率晶體管的保護電路設計
　5.7 MOSFET的選擇與保護
第六章 通信用智能開關電源的監控係統
　6.1 智能開關電源的監控原理
　6.2 電源監控係統的通信接口與通信協議
　6.3 DK係列智能開關電源監控模塊
　6.4 MSS3000多媒體集中監控係統
　6.5 監控係統實例
第七章 通信用智能高頻一菤電源係統
　7.1 概述
　7.2 PS48600型智能高頻開關電源係統
　7.3 諧振型通信開關穩壓電源係統
第八章 通信機房電源配置
　8.1 概述
　8.2 機房電源的設置
　8.3 接地、防雷及各種保護措施
　8.5 電力電池機房的設計
第九章 通信用新型電源電池
　9.1 通信用蔗園電池的發展動態和分類
　9.2 鉛酸蓄電池的基本工作原理和應用
　9.3 鎳鎘電池
　9.4 鎳金屬氫化物電池
　9.5 鋰離子電池
　9.6 太陽能電池
第十章 新型智能開關電源設計仿真
　10.1 開關電源計算機仿真技術
　10.2 MATLAB語言在新型智能開關電源仿真中的應用
　10.3 ISPICE及其在開關電源仿真中的應用
　10.4 新型智能開關電源的優化設計方法
　10.5 工程優化的基本內容
　10.6 開關電源應用優化方法的幾個問題
附錄1 高頻功率變壓器的設計
附錄2 部分電源MOSFET器件參數錶
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

《現代儀器儀錶供電技術解析》 一、 引言：儀器儀錶供電的基石與挑戰 在現代科技飛速發展的浪潮中，儀器儀錶作為科學研究、工業生産、醫療診斷、環境保護等眾多領域不可或缺的“眼睛”與“觸角”，其性能的穩定與準確，很大程度上取決於可靠且高質量的供電係統。傳統的供電方式往往存在效率低下、噪聲乾擾、體積龐大、能耗過高等問題，已難以滿足日益精密化、小型化、智能化以及綠色環保的儀器儀錶發展需求。因此，深入理解和掌握先進的儀器儀錶供電技術，不僅是提升儀器儀錶整體性能的關鍵，更是推動相關領域技術革新的重要驅動力。《現代儀器儀錶供電技術解析》一書，正是基於這一時代需求，係統性地梳理瞭現代儀器儀錶供電技術的發展脈絡、核心原理、關鍵設計方法以及前沿應用，旨在為廣大儀器儀錶研發工程師、技術人員、以及相關專業的學生提供一本全麵、深入、實用的參考指南。 本書並非僅停留在對電源電路原理的簡單羅列，而是將視角聚焦於儀器儀錶這一特定應用場景，深刻剖析其對供電係統的獨特要求，如極低的噪聲敏感度、高精度直流輸齣、寬範圍的輸入電壓適應性、嚴格的電磁兼容性（EMC）設計、以及對電源效率和功率密度的極緻追求。這些嚴苛的要求，促使儀器儀錶供電技術朝著更高效、更穩定、更緊湊、更智能化的方嚮不斷演進。 二、 核心供電拓撲與原理深度解析 本書首先會詳細介紹當前廣泛應用於儀器儀錶領域的各類核心供電拓撲。這包括： 1. 綫性穩壓器（LDO）：盡管存在效率上的先天不足，但LDO以其卓越的噪聲抑製能力和簡單易用性，在對噪聲要求極高的模擬電路、高精度傳感器等前端信號調理部分仍具有不可替代的地位。本書將深入探討不同類型的LDO，如低壓差（Low Dropout）穩壓器，以及它們在降低輸齣噪聲、提高電源抑製比（PSRR）方麵的關鍵設計考量，例如如何選擇閤適的器件、優化PCB布局以減少寄生效應。 2. 開關穩壓器（Switching Regulators）：以其高效率和高功率密度成為現代儀器儀錶供電的主流。本書將對多種經典和先進的開關穩壓器拓撲進行詳盡的原理分析，包括： 降壓（Buck）變換器：介紹其基本工作原理、占空比控製、電感和電容的選擇原則，以及如何通過多相並聯、同步整流等技術來提升效率和降低紋波。 升壓（Boost）變換器：闡述其將低輸入電壓升至高輸齣電壓的能力，並分析其在電池供電儀器中的重要性。 升降壓（Buck-Boost）變換器：揭示其能實現高於輸入電壓和低於輸入電壓輸齣的靈活性，特彆適用於輸入電壓波動範圍大的場閤。 反激（Flyback）變換器：解析其隔離型設計的特點，以及如何在一次側和二次側之間實現能量的傳遞，並強調其在實現多路隔離輸齣和低成本隔離需求時的優勢。 正激（Forward）變換器：介紹其與反激變換器的區彆，以及在需要更高效率和更低輸齣紋波時的應用場景。 LLC諧振變換器：深入解析其零電壓開關（ZVS）和零電流開關（ZCS）的工作機製，重點闡述其在高效率、高功率密度和低電磁乾擾方麵的突齣錶現，以及在醫療設備、高端電源適配器等領域的廣泛應用。 全橋（Full-Bridge）、半橋（Half-Bridge）變換器：分析其在實現高功率輸齣時的拓撲結構和控製策略。 3. 其他先進拓撲：除瞭上述經典拓撲，本書還將介紹一些針對特定儀器儀錶應用而設計的先進拓撲，例如： 電荷泵（Charge Pump）：講解其利用電容電壓轉換實現升壓、降壓或電壓反轉的原理，及其在低功耗、高度集成化設計中的優勢。 集成電路（IC）電源模塊：分析各種集成瞭穩壓、濾波、保護功能的電源管理單元（PMU）芯片，以及如何利用這些高度集成的器件來簡化設計、減小尺寸並提高可靠性。 三、 關鍵設計要素與技術挑戰 在掌握瞭基本的供電拓撲後，本書將進一步深入探討在儀器儀錶供電設計中必須剋服的關鍵技術挑戰： 1. 噪聲抑製與濾波技術：儀器儀錶對電源噪聲的容忍度極低，微小的噪聲都可能導緻測量結果産生顯著偏差。本書將詳細介紹各種有效的噪聲抑製和濾波技術，包括： 電磁乾擾（EMI）和射頻乾擾（RFI）的源頭分析與抑製：從PCB布局、元件選擇、屏蔽措施等多個層麵，提供係統性的EMI/RFI防護方案。 輸齣紋波和瞬態響應的優化：通過閤理的輸齣電容選型、低ESR/ESL的濾波元件、以及優化的控製環路設計，將輸齣紋波控製在儀器儀錶允許的範圍內，並保證快速的負載瞬態響應。 電源完整性（Power Integrity, PI）：強調PCB布局對電源噪聲的影響，如信號迴流路徑、電源和地平麵的設計、去耦電容的放置等，並提供優化PI的實踐建議。 2. 高精度與低噪聲的直流輸齣：許多精密儀器需要極高精度的直流電壓和電流輸齣。本書將探討如何通過以下方法實現： 精密基準源（Reference）的選擇與應用：分析不同類型的精密基準源（如帶隙基準、二極管基準）的特點，以及如何將其與穩壓器結閤以獲得高精度的輸齣。 反饋環路的優化設計：討論補償網絡的設計，以確保穩壓器的穩定性和快速響應，同時最小化噪聲對反饋精度的影響。 低噪聲運放與濾波器的整閤：探討如何將低噪聲運算放大器與濾波器集成到電源係統中，以進一步降低輸齣噪聲。 3. 效率與功率密度的提升：為瞭應對日益嚴格的能耗限製和小型化趨勢，提升電源效率和功率密度至關重要。本書將深入研究： 新型開關器件的應用：如GaN（氮化鎵）和SiC（碳化矽）等寬禁帶半導體材料的功率器件，分析其在提高開關頻率、降低導通損耗方麵的優勢。 高頻開關技術：探討如何通過提高開關頻率來減小無源器件（電感、電容）的體積，從而提升功率密度，並分析提高開關頻率帶來的挑戰，如開關損耗增加、EMI問題等。 軟開關技術（ZVS/ZCS）：再次強調諧振變換器和某些特定拓撲中軟開關技術對於降低開關損耗、提高效率的重要性。 功率密度優化設計：結閤電磁元件（變壓器、電感）的集成設計、三維封裝技術等，實現電源模塊的超小型化。 4. 熱管理與可靠性設計：高性能電源在工作時會産生大量的熱量，有效的熱管理是保證儀器儀錶穩定運行和延長器件壽命的關鍵。本書將詳細討論： 熱阻分析與散熱設計：計算關鍵器件的功耗，並根據熱阻模型進行散熱設計，包括自然對流、強製風冷、水冷等散熱方式的適用性分析。 PCB熱設計：通過敷銅、散熱過孔、熱敏電阻等手段，優化PCB闆的散熱性能。 元器件的可靠性選擇：根據儀器儀錶的工作環境和壽命要求，選擇高可靠性的電子元器件，並考慮其長期穩定性。 過壓、過流、過溫保護機製：設計完善的保護電路，確保在異常情況下能及時切斷電源，保護儀器儀錶本身和操作人員的安全。 5. 電磁兼容性（EMC）設計：儀器儀錶往往需要滿足嚴格的EMC標準，以確保其自身不會對其他設備産生乾擾，也不會受到外部電磁場的乾擾。本書將全麵解析： EMI/EMC標準與法規：介紹相關的國際和國內EMC標準（如CISPR、FCC、GB等），以及如何進行EMC設計以滿足這些標準。 傳導乾擾和輻射乾擾的抑製：從PCB布局、濾波、屏蔽、接地等多個角度，提供實用的EMI/EMC設計指南。 抗乾擾能力提升：分析如何提高儀器儀錶對外部電磁乾擾的抗擾度，例如差分信號傳輸、屏蔽腔設計、以及采用抗乾擾能力強的元件。 四、 智能電源管理與前沿技術展望 隨著物聯網（IoT）和人工智能（AI）技術的興起，現代儀器儀錶正朝著更智能化、網絡化的方嚮發展。本書還將聚焦於： 1. 智能電源管理（SPM）：探討如何集成微處理器或DSP來對電源進行實時監控、動態調整輸齣、故障診斷和預測性維護。 2. 能源采集（Energy Harvesting）：介紹如何從環境中采集能量（如太陽能、熱能、振動能），並將其應用於低功耗的傳感器節點或獨立的儀器儀錶。 3. 無綫供電技術：分析感應耦閤、諧振耦閤等無綫供電技術在某些特定儀器儀錶應用中的潛力，例如無菌環境下的醫療設備。 4. 數字電源技術：介紹基於數字控製的電源係統，其在靈活性、可配置性、性能優化以及遠程監控方麵的優勢。 5. 電源係統集成與模塊化設計：討論如何通過模塊化設計，實現電源係統的靈活性、可擴展性和易於維護性。 五、 結論 《現代儀器儀錶供電技術解析》一書，以其係統性、深入性、實踐性為特點，全麵覆蓋瞭現代儀器儀錶供電技術的各個方麵。從基礎的拓撲原理到復雜的噪聲抑製，從高效率的設計到嚴苛的EMC要求，再到未來的智能化發展趨勢，本書都將為讀者提供寶貴的知識和實用的指導。通過對本書的學習與應用，讀者將能夠更好地理解儀器儀錶供電係統的奧秘，掌握先進的設計理念和技術方法，從而設計齣性能更優越、更可靠、更具競爭力的現代儀器儀錶産品，為科技的進步貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

我不得不承認，這本書的閱讀體驗並非總是輕鬆愉快的，它要求讀者有一定的電子電路基礎。如果一個讀者連基本的運放、晶體管工作原理都不熟悉，那麼直接跳到這本書可能會有些吃力。它的敘事風格是典型的學術嚴謹派，很少使用花哨的語言來吸引人，而是直接進入主題，步步為營。但是，一旦你跟上瞭它的節奏，你會發現這種嚴謹性帶來的迴報是巨大的。我特彆喜歡它在介紹保護電路和冗餘設計時的那種近乎偏執的細緻。在很多商業設計中，大傢往往會為瞭趕進度而簡化保護環節，但在儀器級應用中，可靠性是生命綫。這本書用好幾個章節專門論述瞭過壓保護（OVP）、過流保護（OCP）的各種觸發機製、延遲時間控製以及如何實現熱關斷（OTP）。它甚至分析瞭不同的保護電路在應對不同故障模式（如短路、開環）時響應速度的差異和可能帶來的風險。這種對“萬一”情況的充分預判和應對策略，是教科書上很少能看到的，它教會瞭我如何設計齣真正“魯棒”的電源係統，而不是僅僅能點亮負載的“玩具”電源。

評分☆☆☆☆☆

我最近把這本厚厚的書從頭到尾“過”瞭一遍，最大的感受就是它在理論深度和工程實用性之間找到瞭一個非常精妙的平衡點。很多教科書為瞭追求學術上的嚴謹性，往往會把很多讀者帶入到純粹的數學推導中而迷失瞭方嚮，但這本關於儀器電源的書，似乎處處都帶著一種“工程師思維”。我尤其欣賞它在講述具體器件選型時那種近乎苛刻的細緻程度。比如，在討論高頻大電流應用時，作者不僅提到瞭MOSFET的選擇標準，還深入探討瞭不同封裝（如TO-220、TO-247或者更先進的PQFN）在導通電阻、熱阻和寄生電感方麵的差異如何直接影響最終電源的效率和穩定性。這種對細節的關注，對於我這種需要設計高精度、高可靠性測試設備的工程師來說，簡直太重要瞭。我記得有一次我的一個項目遇到瞭紋波抑製的問題，束手無策之際，我重新翻閱瞭書裏關於輸齣濾波網絡設計的那一章，發現自己之前忽略瞭一個很關鍵的參數——電容的等效串聯電感（ESL）。作者用非常直觀的對比圖展示瞭不同濾波方案的實際效果，一下子就點醒瞭我。這本書與其說是一本教材，不如說更像是一本資深專傢的“經驗備忘錄”，充滿瞭實戰智慧。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計很有意思，那種沉穩的深藍色調，配上白色的宋體字，一下子就讓人覺得這是一本很“硬核”的專業書籍。我當初在書店裏看到它的時候，其實我對“儀器電源”這個領域並沒有太多的瞭解，隻是因為工作需要，必須對這塊內容有所涉獵。我希望找到一本既能打好基礎，又不至於過於晦澀難懂的教材或者參考書。拿到這本書後，翻開目錄，我發現它覆蓋的範圍非常廣，從基礎的理論知識到具體的電路設計，再到後期的調試和應用，脈絡清晰得像一張精心繪製的地圖。特彆是一些關於開關模式電源拓撲的章節，作者沒有停留在簡單的公式推導上，而是結閤瞭實際應用中可能遇到的問題，比如電磁兼容性（EMC）和熱管理，給齣瞭非常實在的解決方案和設計考量。這對於一個初學者來說，簡直是如獲至寶，因為很多理論書隻告訴你“是什麼”，但這本書告訴你“怎麼做”以及“為什麼這樣做”。我花瞭很長時間去啃那些關於反饋控製環路的部分，感覺作者的敘述方式很有耐心，把復雜的控製理論拆解成瞭好幾個易於理解的小步驟，讓人在閱讀時有一種“原來如此”的豁然開朗感。整本書的排版也很舒服，圖錶清晰，注釋到位，讀起來不費勁。

評分☆☆☆☆☆

說實話，這本書的分量十足，拿到手裏沉甸甸的，一開始還有點擔心內容會過於陳舊或者跟不上時代的發展。畢竟電源技術日新月異，新的半導體材料和控製算法層齣不窮。然而，當我深入閱讀後，發現作者構建的理論框架是異常穩固的。基礎物理原理和經典電路拓撲，比如正激、反激、半橋、全橋這些核心內容，經過作者的梳理，變得邏輯嚴密、無懈可擊。正是因為對這些“不變”的底層邏輯理解透徹瞭，我們纔能更好地去吸收和應用最新的技術。比如，書中對於磁性元件（變壓器和電感）的設計部分，沒有僅僅停留在LCR的層麵，而是深入探討瞭磁芯材料的選擇、繞綫工藝對趨膚效應和鄰近效應的影響，這直接關係到大功率電源的效率和溫升。這種對“物理實現”層麵的重視，讓這本書超越瞭一般的電路設計手冊。它培養的是一種解決實際問題的思維模式，而不是死記硬背公式。即便是現在市麵上充斥著各種先進的數字控製方案，但要讓這些方案穩定工作，最終還是要依靠紮實的模擬電路基礎和對功率傳輸物理特性的深刻理解，而這本書恰恰在這方麵打下瞭最堅實的地基。

評分☆☆☆☆☆

從一個純粹的“應用者”角度來看，這本書最讓我感到驚喜的是它對前沿技術在經典框架下的結閤。比如，在討論高頻化趨勢時，作者並沒有一味鼓吹追求更高的開關頻率，而是通過具體的案例分析瞭頻率提升帶來的EMC挑戰和驅動損耗的權衡。書中關於布局和走綫對高頻噪聲耦閤的影響分析得極其透徹，甚至配上瞭PCB實闆照片的掃描電鏡圖，這種視覺化的衝擊力遠勝過空泛的文字描述。它讓我意識到，在現代高密度電源設計中，PCB的“設計”已經和電路的“設計”同等重要。此外，書中對幾種先進的控製技術也有所涉及，但它們都被巧妙地嵌入到現有的經典控製理論體係中去講解，而不是被孤立地拋齣來介紹。這使得讀者能夠清晰地看到，新舊技術是如何迭代和互補的。總的來說，這本書就像一個經驗豐富的老工匠的工具箱，裏麵不僅有打磨得鋥亮的經典工具，還有一些為應對現代復雜挑戰而新添的精密器械，它們共同構成瞭一個強大而實用的工具集，足以應對絕大多數高標準儀器電源的設計需求。