开关电源外围元器件选择与检测 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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沙占友，庞志锋 著

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• 电子工程
• 电源技术
• SMPS
• 元器件应用
• 故障排除

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出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787508386829

商品编码：29729675058

包装：平装

出版时间：2009-05-01

基本信息

书名:开关电源外围元器件选择与检测

定价：23.00元

售价：16.1元,便宜6.9元,折扣70

作者:沙占友,庞志锋

出版社：中国电力出版社

出版日期：2009-05-01

ISBN：9787508386829

字数：

页码：349

版次：1

装帧：平装

开本：32开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

《开关电源外围元器件选择与检测》内容丰富，深入浅出，通俗易懂。具有科学性、先进性与很高的实用价值，可供电子和电气工程技术人员，仪器仪表及家电维修人员，大专院校师生及电子爱好者阅读。目前开关电源正向集成化、智能化、模块化的方向发展。正确选择与检测外围元器件，是设计、制作集成开关电源的基础和保证。《开关电源外围元器件选择与检测》从实用角度出发，全面、系统、深入地阐述了开关电源各种外围元器件的工作原理、在开关电源中的典型应用、选择方法、检测技巧及测量注意事项。其中，既有基础类元件，也有大量的新型电子元器件。此外，还详细介绍了常用检测仪器仪表的选择及使用注意事项。

目录

前言
章 开关电源及外围元器件概述
节 开关电源的基本原理
一、集成稳压电源的分类
二、开关电源的基本原理
三、开关电源的控制类型
第二节 开关电源集成电路的选择
第三节 常用电子元器件的分类
第四节 集成开关电源中通用元器件的类型及主要功能
第五节 集成开关电源中特种元器件的类型及主要功能
第六节 集成开关电源保护电路的分类及功能
第七节 开关电源常用测试仪器仪表
一、电子测量仪器的分类及型号命名法
二、开关电源常用测试仪器仪表

第二章 电阻器、电容器和电感器的选择与检测
节 固定电阻器的选择
第二节 电阻器的检测
一、用指针万用表检测电阻的方法
二、用数字万用表检测电阻的方法
第三节 电流检测电阻的选择
一、利用漆包线制作电流检测电阻
二、利用PCB上的铜导线制作电流检测电阻
第四节 机械式电位器的选择与检测
一、电位器的内部结构及产品分类
二、电位器的检测方法
第五节 数字电位器的选择
一、数字电位器的基本原理及典型应用
二、数字电位器的产品分类
三、数字电位器的选择
第六节 电容器的选择
一、电容器的分类及容量、误差表示法
二、电容器的基本用法
第七节 电容器的测量
一、利用指针万用表测量电容
二、利用数字万用表测量电容
第八节 电感器的选择
一、储能电感的选择
二、磁珠的选择
第九节 电感器的测量
一、利用指针万用表测量电感
二、利用数字万用表测量电感
第十节 高频变压器磁心的选择与检测
一、高频变压器磁心的选择
二、高频变压器磁心的检测
第十一节 高频变压器的设计要点
第十二节 高频变压器的检测
一、高频变压器的电气性能测试
二、利用示波器检测高频变压器的磁饱和特性

第三章 整流及功率器件的选择与检测
节 硅整流管的选择
一、硅整流管的产品分类
二、硅整流管在开关电源中的典型应用
……

第四章 开关电源保护器件的选择与检测
第五章 特种元器件的选择与检测
第六章 常用检测食品仪表的选择及使用注意事项
参考文献

作者介绍

文摘

序言

《功率变换器设计与优化》 内容简介 本书系统深入地探讨了功率变换器，特别是开关电源（SMPS）的设计、分析与优化理论。全书围绕着如何构建高效、稳定、可靠且符合各种应用需求的功率变换器展开，为读者提供一套从理论基础到实践应用的全面知识体系。我们着重于功率变换器核心拓扑的选择、关键器件的性能评估、环路稳定性分析以及电磁兼容性（EMC）设计等关键环节，旨在帮助读者掌握设计出高性能开关电源的精髓。 第一章 功率变换器基本原理与拓扑 本章作为全书的起点，将详细介绍功率变换器在现代电子系统中的重要性及其基本工作原理。我们将从DC-DC变换器的基础入手，清晰阐述 Buck、Boost、Buck-Boost、SEPIC、Cuk、Flyback、Forward、Half-Bridge、Full-Bridge 等经典拓扑的电路结构、工作模式和电压/电流变换关系。每种拓扑的优缺点、适用范围以及在不同功率等级下的选择考量都将进行深入分析。此外，还将简要介绍AC-DC变换（整流与滤波）和DC-AC变换（逆变）的基本概念，为后续章节打下坚实的基础。本章强调理论的严谨性，并辅以清晰的波形图和等效电路图，帮助读者直观理解各种拓扑的运行机制。 第二章 功率器件在变换器中的应用 功率器件是开关电源的核心“心脏”，其性能直接决定了变换器的效率、可靠性和体积。本章将聚焦于在开关电源中扮演关键角色的功率器件，包括： 功率MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）: 详细讲解其导通电阻（Rds(on)）、输出电容（Coss）、栅极电荷（Qg）、反向恢复电荷（Qrr）等关键参数对效率和开关损耗的影响。我们将探讨不同封装形式（如TO-247, D2PAK, SOP等）的散热特性，并分析硅基MOSFET与碳化硅（SiC）MOSFET、氮化镓（GaN）HEMT在导通损耗、开关速度、耐压能力及工作温度等方面的差异与优势，指导读者根据具体应用选择最合适的MOSFET。 功率IGBT（绝缘栅双极型晶体管）: 针对中高功率应用，深入分析IGBT的击穿电压、集电极电流、导通压降、开关速度等特性，并与MOSFET进行对比。 功率二极管: 重点介绍肖特基二极管（Schottky Diode）和超快恢复二极管（Ultra-Fast Recovery Diode）在整流和续流电路中的应用。详细分析正向压降（Vf）、反向恢复时间（trr）、反向漏电流（Ir）等参数对效率和EMI的影响。 碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）器件: 随着技术发展，SiC和GaN器件在耐高压、低损耗、高开关频率方面展现出巨大潜力。本章将专题分析这些新兴功率半导体器件的特性，以及它们在提升开关电源效率和功率密度方面的具体应用实例。 第三章 电感与电容的选择与设计 电感器和电容器是开关电源中储存能量和滤波的关键无源器件。本章将深入探讨它们的选型原则与设计要点： 电感器: 工作原理与类型: 详细介绍电感器的基本概念，以及在开关电源中常用的几种电感类型，包括功率电感（带磁芯和无磁芯）、共模电感等。 磁芯材料: 深入分析各种磁芯材料（如铁氧体、坡莫合金、非晶合金、纳米晶合金、粉末铁芯等）的特性，包括磁导率、饱和磁通密度（Bsat）、损耗特性、居里温度等，以及这些特性如何影响电感器的性能。 参数选择: 重点讲解电感量（L）、直流电阻（DCR）、饱和电流（Isat）、额定电流（Irms）、品质因数（Q值）等关键参数的确定方法。我们将通过具体的算例，展示如何根据变换器的拓扑、工作频率、输出电流纹波要求来计算所需的电感量和电流等级。 绕制工艺与封装: 讨论电感器的绕制工艺（如线径选择、匝数、绕制方式）以及不同封装形式（如SMD、PTH）对寄生参数和散热的影响。 电容器: 类型与特性: 详细介绍开关电源中常用的电容器类型，包括电解电容器（铝电解、钽电解）、陶瓷电容器（MLCC）、薄膜电容器（聚酯、聚丙烯）等。着重分析它们的等效串联电阻（ESR）、等效串联电感（ESL）、介电损耗、耐压、容值稳定性（随温度、电压、频率变化）等参数。 选型原则: 讲解如何根据输入滤波、输出滤波、储能、退耦等不同应用场景，选择合适的电容器类型和规格。重点强调ESR对输出纹波和效率的影响，以及ESL对高频滤波效果的作用。 容量与电压裕度: 演示如何根据输出纹波要求、动态响应需求来计算所需的电容器容量，并强调选择具有足够电压裕度的电容器的重要性，以确保可靠性。 第四章 环路稳定性与补偿设计 开关电源的稳定性是保证其正常工作的关键。本章将深入剖析环路稳定性理论，并提供实用的补偿设计方法： 基本概念: 介绍反馈控制的基本原理，包括误差放大器、PWM控制器、功率变换器自身以及输出滤波等环节构成的闭环系统。 稳定性判据: 详细讲解奈奎斯特判据、根轨迹法、伯德图（Bode Plot）等用于分析系统稳定性的工具。 传递函数建模: 演示如何建立功率变换器各个部分的精确传递函数模型，包括功率级传递函数、补偿网络传递函数等。 频率响应分析: 通过对系统开环传递函数的频率响应进行分析，确定系统的增益裕度（GM）和相位裕度（PM），从而判断系统的稳定性。 补偿网络设计: 详细介绍PID（比例-积分-微分）补偿、斜坡补偿等常用的补偿技术。重点讲解如何设计补偿元件（如电阻、电容、运算放大器）的参数，以获得足够的相位裕度，从而提高系统的稳定性和动态响应速度。我们将通过实际的补偿网络设计案例，展示如何优化补偿器以满足特定的性能要求。 第五章 传导与辐射电磁干扰（EMI）抑制 电磁兼容性（EMC）是现代电子产品设计中不可忽视的重要环节。本章将聚焦于开关电源的EMI问题，并提供有效的抑制方法： EMI的产生机理: 分析开关电源在工作过程中产生EMI的主要来源，包括开关器件的快速开关瞬变、电流和电压的急剧变化、寄生参数的影响等。区分传导EMI（通过电源线传播）和辐射EMI（通过空间传播）。 EMI的传播途径: 讲解EMI在PCB布局、导线连接、元器件安装等环节的传播途径。 EMI滤波设计: 传导EMI滤波: 详细介绍输入和输出EMI滤波器的设计原则，包括共模和差模滤波器的结构（如LC滤波器、π型滤波器、Y电容、X电容等），以及如何选择合适的滤波元件以达到预期的滤波效果。 辐射EMI抑制: 讨论PCB的布局布线优化，如接地策略、走线长度、关键信号的屏蔽等，以及如何通过选择合适的封装、磁屏蔽等方式来抑制辐射EMI。 EMI测试与标准: 简要介绍EMI测试的基本流程和相关的国际/国内标准（如CISPR系列、FCC Part 15等）。 第六章 功率变换器效率优化与热管理 提高开关电源的效率是降低能耗、减小发热、提升系统可靠性的重要途径。本章将探讨效率优化策略和热管理技术： 效率损失分析: 详细分析功率变换器中各种效率损失的来源，包括功率器件的导通损耗、开关损耗、磁性元件的损耗（铜损、铁损）、电容损耗、PCB走线损耗等。 效率优化方法: 选择高效率器件: 强调选择低Rds(on)的MOSFET、低Vf的二极管、低损耗的磁性元件等。 优化工作频率: 分析工作频率对效率的影响，如何在效率和体积之间取得平衡。 软开关技术: 介绍零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）等软开关技术，以及它们如何显著降低开关损耗。 同步整流技术: 探讨使用MOSFET代替二极管进行整流，以降低导通压降，提高效率。 低功耗待机设计: 讨论如何设计低待机功耗的开关电源。 热管理: 散热原理: 讲解导热、对流、辐射等基本散热原理。 散热设计: 讨论如何通过PCB的散热层、散热片、风扇等手段来改善器件的散热条件。 热阻计算与仿真: 介绍热阻的概念，并演示如何计算和仿真器件的温度，以确保其工作在安全温度范围内。 第七章 功率变换器保护与可靠性设计 为了保证开关电源在异常情况下的安全运行，以及延长其使用寿命，可靠性设计至关重要。本章将探讨各种保护措施和可靠性设计方法： 过压保护（OVP）: 讲解过压保护电路的设计，如使用稳压管、TL431等。 过流保护（OCP）: 介绍电流检测方法（如电流采样电阻、电流互感器），以及过流保护电路的设计，包括限流、打嗝模式、关断模式等。 过温保护（OTP）: 讲解温度检测元件（如NTC热敏电阻、温度传感器）的应用，以及过温保护电路的设计。 短路保护（SCP）: 讨论短路状态下的保护策略。 欠压锁定（UVLO）: 介绍欠压锁定功能，防止在输入电压不足时误启动。 可靠性设计原则: 强调器件的降额使用、安全裕度的设置、PCB的可靠性设计（如焊盘大小、走线宽度、耐腐蚀性）、材料的选择等。 失效模式与影响分析（FMEA）: 简要介绍FMEA在产品设计中的应用，以提前识别和预防潜在的失效模式。 第八章 实际应用案例分析 本章将通过具体的实际应用案例，将前几章的理论知识付诸实践。我们将选取不同功率等级和不同应用领域的开关电源设计，例如： 低功率适配器设计: 如手机充电器、USB PD充电器。 中功率服务器电源设计: 要求高效率、高可靠性。 高功率工业电源设计: 如变频器、电焊机电源。 LED驱动电源设计: 针对恒流输出和调光需求。 新能源汽车充电桩电源设计: 关注高耐压、高效率和安全性。 每个案例都将详细展示设计思路、拓扑选择、关键器件的选型、EMI/EMC的设计、稳定性分析与补偿设计，以及效率和热管理的考量。通过这些案例，读者可以更直观地理解设计过程中的权衡与决策，并学习到解决实际问题的经验。 第九章 现代功率变换器技术展望 本章将对功率变换器技术的发展趋势进行展望，包括： 宽禁带半导体器件（SiC, GaN）的广泛应用: 及其带来的高效率、高功率密度、高频化优势。 数字控制技术: 如DSP、FPGA在功率变换器中的应用，实现更灵活、更智能的控制。 LLC谐振变换器、全桥移相PWM变换器等先进拓扑: 在高效率和高功率密度方面的应用。 集成化与模块化设计: 如功率模块（Power Module）的发展。 无线充电、能量收集等新兴应用: 对功率变换器提出的新挑战与机遇。 本书旨在为电子工程师、研发人员、学生以及对功率变换器技术感兴趣的读者提供一份全面、深入、实用的参考。通过系统学习本书内容，读者将能够独立完成高性能开关电源的设计，并具备分析和解决实际工程问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值不仅仅在于告诉我们“用什么”，更在于教我们“如何判断它是否合格”。检测和失效分析的部分，是我个人最看重的。在电源领域，元件的可靠性是生命线。作者没有泛泛而谈去谈论通用的测试方法，而是针对特定类型的外部器件，比如MOSFET的结温估计，或者磁性元件的饱和点测试，提供了非常具体的、可操作的测试流程和判断基准。这种从“设计输入”到“成品检验”的全流程覆盖，使得这本书的实用价值大大超越了一般的选型手册，更像是一本结合了设计经验和质量控制的实战指南。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，我之前也买过几本关于电源模块的书籍，但很多都偏向于介绍特定拓扑的优点或缺点，或者仅仅是某个芯片手册的延伸解读。但《开关电源外围元器件选择与检测》给我的感觉是，它跳脱出了对特定IC的依赖，而是聚焦在那些“永恒”的物理元件上。电阻、电容、电感这些看似不变的元素，在不同的工作环境和开关频率下，其表现会发生天翻地覆的变化。这本书的叙事主线就是围绕着这些“基础件”在动态系统中的实际行为展开的。它强调的不是最新的技术名词，而是底层物理规律在工程实现中的应用，这对于打牢一个工程师的内功来说，是至关重要的。

评分☆☆☆☆☆

我向来对技术书籍的排版和图示质量要求比较高，因为复杂的电路原理如果不配上清晰的示意图和实际的波形图，光靠文字描述很容易造成理解偏差。这本书在这方面做得相当出色。无论是元件的内部结构剖析图，还是故障模式下的等效电路分析，都绘制得极其精细。我翻到其中一节关于开关噪声抑制元件的章节时，发现作者不仅分析了布局布线的影响，还用实例图展示了“不好”的PCB走线和“优化后”的走线在频谱分析仪上呈现出的巨大差异。这种直观的对比，远比纯粹的理论公式来得有力，它直接击中了我们实际工作中遇到的痛点——为什么别人的板子“干净”，我的板子“吵闹”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得相当专业，那种深沉的蓝色调配上清晰的白色字体，一下子就给人一种技术含量很高的感觉。我本来还在为一些基础的电源设计问题感到困扰，特别是涉及到那些看似不起眼，实则至关重要的外部元件时。市面上很多资料要么过于理论化，充满了复杂的数学推导，让人望而生畏；要么就是过于浅显，只停留在“这是什么”的层面，却对“怎么选”和“为什么这么选”含糊其辞。这本书恰好填补了这个空白。它似乎非常注重实用性，光是看目录里那些具体的元器件名称，就能感受到作者在选型经验上的深厚积累。我特别期待它在电容、电感、变压器这些核心部件上，能提供一些行业内不常公开的选型窍门和故障排查的捷径。如果内容能像它包装一样扎实可靠，那它绝对是工程师案头必备的工具书。

评分☆☆☆☆☆

读完前几章的感受是，作者的叙事方式非常平易近人，没有那种高高在上的专家腔调。他仿佛是坐在我旁边，耐心地跟我解释每一个元器件在整个拓扑结构中扮演的“角色”及其“性格缺陷”。特别是关于热管理和纹波抑制那几个章节，我发现作者不仅给出了选择标准，还深入探讨了不同厂商、不同系列产品在实际应用中可能出现的细微差别。这对于我们做项目时，经常需要在成本、体积和性能之间做艰难取舍的工程师来说，简直是醍醐灌顶。很多时候，一个设计方案的成败，就取决于你对某个小小的输入电容的处理方式，而这本书恰恰把这种“艺术性”和“工程性”结合得恰到好处，避免了生搬硬套标准规范带来的僵硬感。