{RT}实用电源技术手册：开关电源分册-陆治国 辽宁科学技术出版社 97875381493 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陆治国 著

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• 开关电源
• 电源技术
• 电力电子
• 陆治国
• 辽宁科学技术出版社
• 电子工程
• 实用手册
• 电路设计
• 97875381493
• 技术参考

店铺： 华裕京通图书专营店

出版社： 辽宁科学技术出版社

ISBN：9787538149371

商品编码：29770457615

包装：平装

出版时间：2008-01-01

图书基本信息
图书名称	实用电源技术手册：开关电源分册	作者	陆治国
定价	32.00元	出版社	辽宁科学技术出版社
ISBN	9787538149371	出版日期	2008-01-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装

内容简介

开关电源具有效率高、体积小、重量轻等优点，广泛应用于通讯、计算机、工业特种电源、自动控制、电力系统和各种电子设备中。本书系统地介绍了开关电源设计的基本概念、基本方法。主要内容包括开关电源使用的电力电子变换器、常用集成控制器、高频变压器及电感设计、开关电源系统稳定性设计方法及电磁兼容性设计。 本书编写的目的在于给开关电源设计的工程技术人员一个简明的指南，常用的设计公式也都有基本的推导和说明。本书对电气工程学科大学高年级学生和研究生也具有参考价值。

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目录

章　绪论 1.1　开关电源的组成与特点 1.2　开关电源的分类 1.3　开关电源的发展趋势 1.4　开关电源的技术指标与基本设计要求 1.4.1　开关电源的主要技术指标 1.4.2　开关电源设计的基本要求 第2章　电力电子变换器 2.1　概述 2.2　Buck变换器 2.2.1 Buck变换器基本工作原理 2.2.2　Buck变换器设计 2.3　Boost变换器 2.3.1 Boost变换器基本工作原理 2.3.2　典型应用：功率因数校正 2.4　Buck/Boost变换器 2.5　Cuk变换器 2.6　单端正激变换器 2.6.1　基本原理 2.6.2　输出滤波器参数的设计方法 2.6.3　应用设计举例 2.7　双端正激变换器 2.8　交错正激变换器 2.9　推挽变换器 2.10　单端反激变换器 2.10.1　基本原理 2.10.2　主回路参数设计 2.11　交错反激变换器 2.12　双端断续模式反激变换器 2.12.1　工作原理 2.12.2　双端反激变换器中漏感的影响 2.13　半桥变换器 2.13.1　半桥变换器电路原理 2.13.2　半桥变换电路的主要数量关系 2.14　单相全桥变换器 2.15　软开关技术 2.15.1 软开关变换器的分类 2.15.2　零电流准谐振开关电路（zcs—QRc） 2.15.3　零转换PwM软开关技术 2.15.4　有源钳位正激变换器 2.15.5 移相控制zVs PwM Dc/Dc全桥变换器 第3章　开关电源常用集成控制器 3.1 电压型PWM控制器TIA94 3.1.1 内部结构和工作原理 3.1.2　TLA94使用中应注意的问题 3.1.3 典型应用 3.2　电压型PWM控制器SC3525 3.3 电流型PwM控制器uC3842 3.3.1　内部结构和工作原理 3.3.2　uC3842使用中应注意的问题 3.3.3　典型应用 3.4　电流型PWM控制器UCC3802 3.4.1 内部结构和工作原理 3.4.2　ucC3802使用中应注意的问题 3.4.3　典型应用 3.5 电流型功率因数控制器Mc34262/MC33262 3.5.1　内部结构及工作原理 3.5.2　主要设计公式 3.5.3　应用举例 3.6　功率因数校正控制器uCC3853 3.6.1　内部结构和工作原理 3.6.2　uC3853使用中应注意的问题 3.6.3　典型应用 3.7 功率因数校正和脉宽调制（PwM）组合控制器ML4803 3.7.1　内部结构和工作原理 3.7.2　典型应用 3.8 隔离型PFC预调节控制器UCC3857 3.8.1 ucc3857内部结构和工作原理 3.8.2　uCC3857的典型幢用 3.9　零电压转换功率因数校正控制器uC3855 　…… 第4章　开关电源的变压器及电感设计 第5章　开关电源系统稳定性设计 第6章　开关电源的热设计 第7章　开关电源的电磁兼容性设计 参考文献

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文摘

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序言

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《现代电子设备设计指南：电源管理与效率优化》 引言 在当今飞速发展的电子科技领域，电源技术扮演着至关重要的角色。从智能手机、笔记本电脑到服务器、电动汽车，乃至工业自动化设备和通信基站，一切电子设备的正常运行都离不开稳定、高效、可靠的电源供应。随着电子器件集成度的不断提高和功耗要求的日益严苛，传统电源设计方法已难以满足现代电子设备对体积、效率、电磁兼容性（EMC）以及热管理等方面的挑战。因此，掌握先进的电源设计理念和技术，优化电源管理策略，实现高效率和高可靠性，已成为电子工程师和技术人员必备的核心技能。 本书旨在为读者提供一个全面、深入的现代电子设备电源设计指南，重点关注电源管理和效率优化两大核心议题。我们将从基础理论出发，逐步深入到复杂的设计实践，涵盖各类主流电源拓扑、关键元器件的选择与应用、以及面向实际应用的系统级设计考量。本书不涉及具体的开关电源设计细节，而是侧重于构建一个宏观的、系统性的电源设计框架，帮助读者理解不同应用场景下电源管理策略的制定原则，以及如何通过优化设计来提升整体效率、降低能耗、减少发热，并最终确保设备的稳定可靠运行。 第一章：现代电子设备对电源的挑战与需求 随着科技的进步，电子设备呈现出小型化、高性能化、多功能化的发展趋势。这种趋势对电源提出了前所未有的挑战。 1.1 微型化与高集成度： 现代电子设备，尤其是消费电子产品，对体积的要求越来越极致。这意味着电源模块需要更小的尺寸，同时要能提供更大的功率密度。如何在有限的空间内实现高效的能量转换和散热，是电源设计必须面对的首要难题。 1.2 低功耗与长续航： 移动设备的普及，使得电池续航能力成为用户关注的焦点。提高电源转换效率，减少能量损耗，是延长设备续航时间的关键。同时，在物联网（IoT）设备和可穿戴设备等领域，对超低功耗设计的需求尤为迫切，需要电源管理系统能够根据不同的工作模式智能地调整功耗。 1.3 高性能与动态功耗变化： 高性能计算、图形处理和通信等应用，往往伴随着巨大的动态功耗变化。电源系统需要能够快速响应负载的变化，提供稳定且精确的电压输出，同时要避免因频繁的开关动作而引入的瞬态响应问题和效率损失。 1.4 可靠性与安全性： 电子设备的应用范围日益广泛，从家用电器到医疗设备、航空航航天，对电源的可靠性和安全性要求极高。电源系统需要具备过压、过流、过温保护等功能，确保设备在各种异常情况下也能安全运行，并满足相关的行业标准和法规。 1.5 电磁兼容性（EMC）与热管理： 高频开关电源在带来高效率的同时，也容易产生电磁干扰（EMI）。良好的EMC设计是电子产品通过认证、避免相互干扰的重要环节。此外，能量转换过程中产生的热量，如果不能有效散发，将严重影响器件的性能和寿命，甚至导致系统失效。因此，有效的热管理策略也是电源设计不可或缺的一部分。 1.6 智能化与可配置性： 随着物联网和智能家居的发展，电源系统也日益智能化。通过数字控制和通信接口，可以实现对电源参数的远程监控、调节和配置，为设备提供更灵活、更智能的电源管理解决方案。 第二章：电源管理策略的核心要素 高效的电源管理是实现高效率和高可靠性电源系统的基石。本章将深入探讨电源管理策略的几个核心要素。 2.1 功耗预算与分析： 在设计初期，准确估算系统中各部分的功耗至关重要。这有助于确定所需的总功率、电压轨以及不同工作模式下的功耗变化。详细的功耗分析能够识别出潜在的功耗瓶颈，为后续的优化设计提供依据。 2.2 电压轨规划与设计： 现代电子设备通常需要多个不同电压等级的电源轨。合理的电压轨规划可以最大程度地减少能量损耗。例如，使用较低的电压可以降低电流，从而减少导线损耗和器件的功率损耗（P = I²R）。设计多路输出的电源系统时，需要考虑各路输出之间的耦合和干扰。 2.3 工作模式与动态电压/频率调节（DVFS）： 针对不同的工作负载和应用场景，设计多种工作模式，并结合动态电压/频率调节技术，是实现极致功耗优化的关键。例如，当设备处于待机状态时，可以降低处理器的核心电压和频率，显著降低功耗。在需要高性能时，再快速恢复到正常工作状态。 2.4 能量存储与管理： 在一些应用中，能量存储单元（如电池、超级电容器）是电源系统的重要组成部分。高效的充放电管理、电量平衡以及能量回收策略，对于延长设备续航、提高能源利用率至关重要。 2.5 电源监控与遥测： 实时监控电源电压、电流、温度等参数，并将这些信息传输给主控制器或远程服务器，可以实现对电源状态的全面掌握。这有助于及时发现潜在的故障，进行预警，并为优化电源管理提供数据支持。 2.6 低功耗模式设计： 针对物联网、可穿戴设备等对极低功耗有要求的应用，需要专门设计低功耗模式。这包括选择低漏电流的元器件、优化休眠和唤醒机制、以及最小化外设的功耗等。 第三章：提升电源效率的关键技术与方法 提高电源转换效率是实现绿色电子和降低设备运行成本的核心。本章将聚焦于提升电源效率的各项关键技术和方法。 3.1 选择合适的电源拓扑： 不同的电源拓扑（如 Buck, Boost, Buck-Boost, Flyback, Forward, LLC, Active Clamp 等）在效率、功率密度、成本和输出纹波等方面各有优劣。针对具体的应用需求，选择最适合的拓扑是提升效率的第一步。虽然本书不深入探讨具体拓扑的设计，但理解其基本工作原理和适用范围对于宏观设计至关重要。 3.2 关键元器件的选型与优化： 功率器件（MOSFETs, IGBTs）： 选择低导通电阻（Rds(on)）、低开关损耗的功率器件，是降低功率损耗的关键。理解不同器件的特性曲线（如 Ciss, Coss, Crss），并根据工作频率和电压电流选择最优器件。 电感器与变压器： 优化电感器和变压器的设计，包括磁芯材料、绕组结构等，以降低铁损和铜损。选择具有高饱和磁通密度和低损耗特性的磁芯材料。 电容器： 选择具有低等效串联电阻（ESR）和良好纹波抑制能力的高品质电容器，以减少能量损耗并保证输出电压的稳定性。 二极管： 在非同步整流拓扑中，选择低正向压降（Vf）和快速恢复的二极管（如肖特基二极管）可以显著降低损耗。 3.3 同步整流技术： 将传统的肖特基二极管整流替换为低导通电阻的MOSFETs，可以大幅降低整流损耗，尤其是在低电压、大电流应用中，效率提升尤为显著。 3.4 软开关技术（ZVS, ZCS）： 通过在功率器件的开关边缘实现零电压开关（ZVS）或零电流开关（ZCS），可以有效降低开关损耗，从而提高高频工作下的效率，并减少EMI。 3.5 电磁兼容（EMC）设计与效率的权衡： 许多提高EMC性能的设计措施，如增加滤波电感和电容，可能会引入额外的损耗。在设计中需要在EMC性能和效率之间进行权衡，找到最优的解决方案。 3.6 热管理与效率的联动： 高效率的电源设计本身就是良好的热管理。减少能量损耗就意味着减少发热。在此基础上，合理的散热设计（如散热片、风扇、热管等）能够维持器件在最佳工作温度下运行，进一步提升效率和可靠性。 3.7 数字化控制与自适应算法： 采用数字信号处理器（DSP）或微控制器（MCU）进行电源控制，可以实现更精细、更智能的电源管理。通过自适应控制算法，可以根据实际工作条件动态调整开关频率、占空比等参数，实现全程最优效率。 第四章：面向应用的系统级电源设计考量 除了关注单个电源模块的效率和性能，将电源系统集成到整个电子设备中，需要进行更全面的系统级设计考量。 4.1 多路输出电源系统的集成： 复杂的电子设备通常需要多路不同电压、电流需求的电源输出。如何将这些输出源有效地集成到一个统一的电源管理系统中，避免交叉干扰、保证各路输出的稳定性和独立性，是系统设计的关键。 4.2 电源启动顺序与时序控制： 许多电子设备，特别是复杂的处理器系统，对电源的启动顺序有严格的要求。错误的启动顺序可能导致芯片损坏或系统不稳定。设计精确的时序控制电路，确保各路电源按照预设顺序启动和关闭，是系统可靠性的重要保障。 4.3 电源的可靠性设计与故障分析： 冗余设计： 在对可靠性要求极高的关键应用中，可以采用电源冗余设计，例如N+1冗余，当一个电源发生故障时，其他电源可以接管工作，保证系统的连续性。 故障模式分析（FMEA）： 对电源系统中可能出现的各种故障模式进行系统性分析，并评估其对整个系统的影响，从而采取相应的预防和缓解措施。 元器件的寿命与可靠性： 选择经过充分验证、寿命长的元器件，并留有足够的裕量，是保证电源系统长期可靠运行的基础。 4.4 电源对系统整体性能的影响： 噪声与纹波的影响： 电源的噪声和纹波会直接影响到敏感模拟电路和数字电路的性能。通过优化电源滤波、屏蔽以及布局布线，可以最大限度地降低这些影响。 瞬态响应： 当负载发生剧烈变化时，电源输出电压的瞬态跌落或过冲会影响设备的正常工作。设计具有快速响应能力的电源系统，并辅以足够快的输出电容，是解决此问题的关键。 4.5 电源接口与通信协议： 随着智能化和网络化的发展，电源系统需要与主控芯片、系统管理控制器（BMC）等进行通信。设计符合标准的电源接口（如PMBus, I2C, SPI等），实现电源状态的监控、配置和故障报告，是构建智能电源管理系统的基础。 4.6 环境因素对电源设计的影响： 温度： 极端温度环境对电源的性能和寿命有显著影响。在高温环境下，需要更强的散热设计和更高耐温等级的元器件。在低温环境下，需要考虑元器件的低温特性。 湿度与尘埃： 潮湿和多尘的环境可能导致短路或腐蚀，影响电源的可靠性。需要采取相应的封装和防护措施。 振动与冲击： 在移动设备或工业环境中，需要考虑电源系统对振动和冲击的抵抗能力。 结论 现代电子设备的电源设计，已经远远超出了简单的功率转换范畴。它是一门融合了电能管理、电子电路、热力学、电磁学以及系统工程的综合性学科。本书通过系统性的介绍，旨在帮助读者建立起一套完整的电源设计思维框架，理解如何从宏观层面把握电源管理策略，如何通过关键技术的应用来优化效率，以及如何在系统级设计中充分考虑各种复杂因素，最终为您的电子产品设计出高效、可靠、安全且符合未来发展趋势的电源解决方案。通过深入理解和灵活运用本书中的理念和方法，工程师们将能够更好地应对日益严峻的电子设备设计挑战，推动电子科技的持续创新与发展。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值远超乎它的书名所暗示的“手册”范畴，它更像是一本结合了前沿研究和多年实践经验的宝典。让我印象最深的是对新型功率半导体器件和新型拓扑的介绍部分，内容更新速度跟得上行业发展，这在很多老牌教材中是看不到的。比如对SiC和GaN器件在高频开关电源中的应用分析，不仅探讨了它们的优势，也客观地指出了当前面临的挑战，比如栅极驱动的复杂性。这让读者在规划下一代产品时，能够有一个前瞻性的参考。此外，书中对各种保护电路的设计也有独到见解，尤其是针对过流和短路的保护，给出的方案兼顾了响应速度和器件的耐受能力，非常具有实战价值。读完后感觉自己对“设计一个稳定、高效且可靠的电源”有了更全面的认知框架。

评分☆☆☆☆☆

我是一个更偏向于动手实践的工程师，对于那种纯理论推导的书籍总是提不起兴趣。然而，这本《实用电源技术手册》成功地平衡了理论与实践的比例。它不会让你沉溺于复杂的傅里叶分析，而是将重点放在如何通过实际参数的选取来优化最终的性能指标上。书中大量的附录和设计表格简直是救命稻草，比如不同工作模式下的占空比计算公式汇总、常见磁性元件的选型指南等，这些都是我日常工作中需要反复查阅的资料，现在直接从书里就能找到标准参考值，大大提高了工作效率。虽然书本篇幅不薄，但每一页的内容密度都很高，信息量饱和，真正体现了“实用”二字，绝无凑字数的废话。

评分☆☆☆☆☆

与其他国内出版的技术书籍相比，这本书在细节处理上显得尤为专业和严谨。我注意到，作者在描述特定电路（比如一个复杂的整流电路）时，不仅给出了原理图，还配有详细的波形图和关键节点的电压电流描述，这对于理解电路在不同工作阶段的状态至关重要。特别是针对电源纹波和噪声的分析部分，作者没有停留在定性描述，而是引入了具体的数学模型来预测纹波的峰峰值，并给出了降低纹波的具体电路级联方案。这种深入到物理层面的剖析，使得读者不仅知道“怎么做”，更明白了“为什么这么做”。对于我这种追求极致性能和可靠性的研发人员来说，这本书提供了足够的深度去打磨每一个设计细节，是不可多得的优秀技术读物。

评分☆☆☆☆☆

这本电源技术手册真是帮了我大忙，虽然我平时主要打交道的不是开关电源这块，但很多基础概念和设计思路在其他电源领域也具有很强的借鉴意义。书里对各种拓扑结构讲解得非常透彻，从最基本的Buck、Boost到更复杂的反激、LLC谐振电路，作者都没有敷衍了事，而是深入剖析了它们的工作原理、优缺点以及适用场景。特别是对于EMI/EMC的章节，结合实际案例分析了常见的干扰源和抑制方法，这对于我目前正在进行的项目非常有指导性。我记得有一章专门讲了功率器件的选择和驱动，里面对MOSFET和IGBT的参数解读非常实用，避免了我之前走过的很多弯路。整体来说，内容深度适中，既有理论深度又不失工程实践性，对于想系统学习开关电源的工程师来说，绝对是一本值得常备的工具书。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我对技术书籍的耐心有限，很多书看着看着就觉得枯燥乏味，但这本手册的排版和叙述方式却让人耳目一新。它不像传统的教科书那样堆砌公式，而是把复杂的理论用清晰的图示和流程图串联起来，即便是初次接触开关电源的人也能快速抓住重点。我尤其欣赏作者在讨论设计流程时那种严谨的态度，每一步都强调了关键的考量因素，比如热管理、环路补偿这些“老大难”问题，书中都有非常详尽的步骤指导。我上次遇到一个设计曲线振荡的问题，翻到书里关于环路稳定性的章节，对照着书中的分析方法，很快就定位到了是某个环节的相位裕度不足，按照书里的建议调整了反馈网络参数后，问题迎刃而解。这种“手把手”的教学感，在专业书籍里是比较难得的。