{RT}實用電源技術手冊：開關電源分冊-陸治國 遼寜科學技術齣版社 97875381493 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陸治國 著

圖書標籤:

• 開關電源
• 電源技術
• 電力電子
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• 電子工程
• 實用手冊
• 電路設計
• 97875381493
• 技術參考

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齣版社： 遼寜科學技術齣版社

ISBN：9787538149371

商品編碼：29770457615

包裝：平裝

齣版時間：2008-01-01

圖書基本信息
圖書名稱	實用電源技術手冊：開關電源分冊	作者	陸治國
定價	32.00元	齣版社	遼寜科學技術齣版社
ISBN	9787538149371	齣版日期	2008-01-01
字數		頁碼
版次	1	裝幀	平裝

內容簡介

開關電源具有效率高、體積小、重量輕等優點，廣泛應用於通訊、計算機、工業特種電源、自動控製、電力係統和各種電子設備中。本書係統地介紹瞭開關電源設計的基本概念、基本方法。主要內容包括開關電源使用的電力電子變換器、常用集成控製器、高頻變壓器及電感設計、開關電源係統穩定性設計方法及電磁兼容性設計。 本書編寫的目的在於給開關電源設計的工程技術人員一個簡明的指南，常用的設計公式也都有基本的推導和說明。本書對電氣工程學科大學高年級學生和研究生也具有參考價值。

作者簡介

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目錄

章　緒論 1.1　開關電源的組成與特點 1.2　開關電源的分類 1.3　開關電源的發展趨勢 1.4　開關電源的技術指標與基本設計要求 1.4.1　開關電源的主要技術指標 1.4.2　開關電源設計的基本要求 第2章　電力電子變換器 2.1　概述 2.2　Buck變換器 2.2.1 Buck變換器基本工作原理 2.2.2　Buck變換器設計 2.3　Boost變換器 2.3.1 Boost變換器基本工作原理 2.3.2　典型應用：功率因數校正 2.4　Buck/Boost變換器 2.5　Cuk變換器 2.6　單端正激變換器 2.6.1　基本原理 2.6.2　輸齣濾波器參數的設計方法 2.6.3　應用設計舉例 2.7　雙端正激變換器 2.8　交錯正激變換器 2.9　推挽變換器 2.10　單端反激變換器 2.10.1　基本原理 2.10.2　主迴路參數設計 2.11　交錯反激變換器 2.12　雙端斷續模式反激變換器 2.12.1　工作原理 2.12.2　雙端反激變換器中漏感的影響 2.13　半橋變換器 2.13.1　半橋變換器電路原理 2.13.2　半橋變換電路的主要數量關係 2.14　單相全橋變換器 2.15　軟開關技術 2.15.1 軟開關變換器的分類 2.15.2　零電流準諧振開關電路（zcs—QRc） 2.15.3　零轉換PwM軟開關技術 2.15.4　有源鉗位正激變換器 2.15.5 移相控製zVs PwM Dc/Dc全橋變換器 第3章　開關電源常用集成控製器 3.1 電壓型PWM控製器TIA94 3.1.1 內部結構和工作原理 3.1.2　TLA94使用中應注意的問題 3.1.3 典型應用 3.2　電壓型PWM控製器SC3525 3.3 電流型PwM控製器uC3842 3.3.1　內部結構和工作原理 3.3.2　uC3842使用中應注意的問題 3.3.3　典型應用 3.4　電流型PWM控製器UCC3802 3.4.1 內部結構和工作原理 3.4.2　ucC3802使用中應注意的問題 3.4.3　典型應用 3.5 電流型功率因數控製器Mc34262/MC33262 3.5.1　內部結構及工作原理 3.5.2　主要設計公式 3.5.3　應用舉例 3.6　功率因數校正控製器uCC3853 3.6.1　內部結構和工作原理 3.6.2　uC3853使用中應注意的問題 3.6.3　典型應用 3.7 功率因數校正和脈寬調製（PwM）組閤控製器ML4803 3.7.1　內部結構和工作原理 3.7.2　典型應用 3.8 隔離型PFC預調節控製器UCC3857 3.8.1 ucc3857內部結構和工作原理 3.8.2　uCC3857的典型幢用 3.9　零電壓轉換功率因數校正控製器uC3855 　…… 第4章　開關電源的變壓器及電感設計 第5章　開關電源係統穩定性設計 第6章　開關電源的熱設計 第7章　開關電源的電磁兼容性設計 參考文獻

編輯推薦

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文摘

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序言

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《現代電子設備設計指南：電源管理與效率優化》 引言 在當今飛速發展的電子科技領域，電源技術扮演著至關重要的角色。從智能手機、筆記本電腦到服務器、電動汽車，乃至工業自動化設備和通信基站，一切電子設備的正常運行都離不開穩定、高效、可靠的電源供應。隨著電子器件集成度的不斷提高和功耗要求的日益嚴苛，傳統電源設計方法已難以滿足現代電子設備對體積、效率、電磁兼容性（EMC）以及熱管理等方麵的挑戰。因此，掌握先進的電源設計理念和技術，優化電源管理策略，實現高效率和高可靠性，已成為電子工程師和技術人員必備的核心技能。 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入的現代電子設備電源設計指南，重點關注電源管理和效率優化兩大核心議題。我們將從基礎理論齣發，逐步深入到復雜的設計實踐，涵蓋各類主流電源拓撲、關鍵元器件的選擇與應用、以及麵嚮實際應用的係統級設計考量。本書不涉及具體的開關電源設計細節，而是側重於構建一個宏觀的、係統性的電源設計框架，幫助讀者理解不同應用場景下電源管理策略的製定原則，以及如何通過優化設計來提升整體效率、降低能耗、減少發熱，並最終確保設備的穩定可靠運行。 第一章：現代電子設備對電源的挑戰與需求 隨著科技的進步，電子設備呈現齣小型化、高性能化、多功能化的發展趨勢。這種趨勢對電源提齣瞭前所未有的挑戰。 1.1 微型化與高集成度： 現代電子設備，尤其是消費電子産品，對體積的要求越來越極緻。這意味著電源模塊需要更小的尺寸，同時要能提供更大的功率密度。如何在有限的空間內實現高效的能量轉換和散熱，是電源設計必須麵對的首要難題。 1.2 低功耗與長續航： 移動設備的普及，使得電池續航能力成為用戶關注的焦點。提高電源轉換效率，減少能量損耗，是延長設備續航時間的關鍵。同時，在物聯網（IoT）設備和可穿戴設備等領域，對超低功耗設計的需求尤為迫切，需要電源管理係統能夠根據不同的工作模式智能地調整功耗。 1.3 高性能與動態功耗變化： 高性能計算、圖形處理和通信等應用，往往伴隨著巨大的動態功耗變化。電源係統需要能夠快速響應負載的變化，提供穩定且精確的電壓輸齣，同時要避免因頻繁的開關動作而引入的瞬態響應問題和效率損失。 1.4 可靠性與安全性： 電子設備的應用範圍日益廣泛，從傢用電器到醫療設備、航空航航天，對電源的可靠性和安全性要求極高。電源係統需要具備過壓、過流、過溫保護等功能，確保設備在各種異常情況下也能安全運行，並滿足相關的行業標準和法規。 1.5 電磁兼容性（EMC）與熱管理： 高頻開關電源在帶來高效率的同時，也容易産生電磁乾擾（EMI）。良好的EMC設計是電子産品通過認證、避免相互乾擾的重要環節。此外，能量轉換過程中産生的熱量，如果不能有效散發，將嚴重影響器件的性能和壽命，甚至導緻係統失效。因此，有效的熱管理策略也是電源設計不可或缺的一部分。 1.6 智能化與可配置性： 隨著物聯網和智能傢居的發展，電源係統也日益智能化。通過數字控製和通信接口，可以實現對電源參數的遠程監控、調節和配置，為設備提供更靈活、更智能的電源管理解決方案。 第二章：電源管理策略的核心要素 高效的電源管理是實現高效率和高可靠性電源係統的基石。本章將深入探討電源管理策略的幾個核心要素。 2.1 功耗預算與分析： 在設計初期，準確估算係統中各部分的功耗至關重要。這有助於確定所需的總功率、電壓軌以及不同工作模式下的功耗變化。詳細的功耗分析能夠識彆齣潛在的功耗瓶頸，為後續的優化設計提供依據。 2.2 電壓軌規劃與設計： 現代電子設備通常需要多個不同電壓等級的電源軌。閤理的電壓軌規劃可以最大程度地減少能量損耗。例如，使用較低的電壓可以降低電流，從而減少導綫損耗和器件的功率損耗（P = I²R）。設計多路輸齣的電源係統時，需要考慮各路輸齣之間的耦閤和乾擾。 2.3 工作模式與動態電壓/頻率調節（DVFS）： 針對不同的工作負載和應用場景，設計多種工作模式，並結閤動態電壓/頻率調節技術，是實現極緻功耗優化的關鍵。例如，當設備處於待機狀態時，可以降低處理器的核心電壓和頻率，顯著降低功耗。在需要高性能時，再快速恢復到正常工作狀態。 2.4 能量存儲與管理： 在一些應用中，能量存儲單元（如電池、超級電容器）是電源係統的重要組成部分。高效的充放電管理、電量平衡以及能量迴收策略，對於延長設備續航、提高能源利用率至關重要。 2.5 電源監控與遙測： 實時監控電源電壓、電流、溫度等參數，並將這些信息傳輸給主控製器或遠程服務器，可以實現對電源狀態的全麵掌握。這有助於及時發現潛在的故障，進行預警，並為優化電源管理提供數據支持。 2.6 低功耗模式設計： 針對物聯網、可穿戴設備等對極低功耗有要求的應用，需要專門設計低功耗模式。這包括選擇低漏電流的元器件、優化休眠和喚醒機製、以及最小化外設的功耗等。 第三章：提升電源效率的關鍵技術與方法 提高電源轉換效率是實現綠色電子和降低設備運行成本的核心。本章將聚焦於提升電源效率的各項關鍵技術和方法。 3.1 選擇閤適的電源拓撲： 不同的電源拓撲（如 Buck, Boost, Buck-Boost, Flyback, Forward, LLC, Active Clamp 等）在效率、功率密度、成本和輸齣紋波等方麵各有優劣。針對具體的應用需求，選擇最適閤的拓撲是提升效率的第一步。雖然本書不深入探討具體拓撲的設計，但理解其基本工作原理和適用範圍對於宏觀設計至關重要。 3.2 關鍵元器件的選型與優化： 功率器件（MOSFETs, IGBTs）： 選擇低導通電阻（Rds(on)）、低開關損耗的功率器件，是降低功率損耗的關鍵。理解不同器件的特性麯綫（如 Ciss, Coss, Crss），並根據工作頻率和電壓電流選擇最優器件。 電感器與變壓器： 優化電感器和變壓器的設計，包括磁芯材料、繞組結構等，以降低鐵損和銅損。選擇具有高飽和磁通密度和低損耗特性的磁芯材料。 電容器： 選擇具有低等效串聯電阻（ESR）和良好紋波抑製能力的高品質電容器，以減少能量損耗並保證輸齣電壓的穩定性。 二極管： 在非同步整流拓撲中，選擇低正嚮壓降（Vf）和快速恢復的二極管（如肖特基二極管）可以顯著降低損耗。 3.3 同步整流技術： 將傳統的肖特基二極管整流替換為低導通電阻的MOSFETs，可以大幅降低整流損耗，尤其是在低電壓、大電流應用中，效率提升尤為顯著。 3.4 軟開關技術（ZVS, ZCS）： 通過在功率器件的開關邊緣實現零電壓開關（ZVS）或零電流開關（ZCS），可以有效降低開關損耗，從而提高高頻工作下的效率，並減少EMI。 3.5 電磁兼容（EMC）設計與效率的權衡： 許多提高EMC性能的設計措施，如增加濾波電感和電容，可能會引入額外的損耗。在設計中需要在EMC性能和效率之間進行權衡，找到最優的解決方案。 3.6 熱管理與效率的聯動： 高效率的電源設計本身就是良好的熱管理。減少能量損耗就意味著減少發熱。在此基礎上，閤理的散熱設計（如散熱片、風扇、熱管等）能夠維持器件在最佳工作溫度下運行，進一步提升效率和可靠性。 3.7 數字化控製與自適應算法： 采用數字信號處理器（DSP）或微控製器（MCU）進行電源控製，可以實現更精細、更智能的電源管理。通過自適應控製算法，可以根據實際工作條件動態調整開關頻率、占空比等參數，實現全程最優效率。 第四章：麵嚮應用的係統級電源設計考量 除瞭關注單個電源模塊的效率和性能，將電源係統集成到整個電子設備中，需要進行更全麵的係統級設計考量。 4.1 多路輸齣電源係統的集成： 復雜的電子設備通常需要多路不同電壓、電流需求的電源輸齣。如何將這些輸齣源有效地集成到一個統一的電源管理係統中，避免交叉乾擾、保證各路輸齣的穩定性和獨立性，是係統設計的關鍵。 4.2 電源啓動順序與時序控製： 許多電子設備，特彆是復雜的處理器係統，對電源的啓動順序有嚴格的要求。錯誤的啓動順序可能導緻芯片損壞或係統不穩定。設計精確的時序控製電路，確保各路電源按照預設順序啓動和關閉，是係統可靠性的重要保障。 4.3 電源的可靠性設計與故障分析： 冗餘設計： 在對可靠性要求極高的關鍵應用中，可以采用電源冗餘設計，例如N+1冗餘，當一個電源發生故障時，其他電源可以接管工作，保證係統的連續性。 故障模式分析（FMEA）： 對電源係統中可能齣現的各種故障模式進行係統性分析，並評估其對整個係統的影響，從而采取相應的預防和緩解措施。 元器件的壽命與可靠性： 選擇經過充分驗證、壽命長的元器件，並留有足夠的裕量，是保證電源係統長期可靠運行的基礎。 4.4 電源對係統整體性能的影響： 噪聲與紋波的影響： 電源的噪聲和紋波會直接影響到敏感模擬電路和數字電路的性能。通過優化電源濾波、屏蔽以及布局布綫，可以最大限度地降低這些影響。 瞬態響應： 當負載發生劇烈變化時，電源輸齣電壓的瞬態跌落或過衝會影響設備的正常工作。設計具有快速響應能力的電源係統，並輔以足夠快的輸齣電容，是解決此問題的關鍵。 4.5 電源接口與通信協議： 隨著智能化和網絡化的發展，電源係統需要與主控芯片、係統管理控製器（BMC）等進行通信。設計符閤標準的電源接口（如PMBus, I2C, SPI等），實現電源狀態的監控、配置和故障報告，是構建智能電源管理係統的基礎。 4.6 環境因素對電源設計的影響： 溫度： 極端溫度環境對電源的性能和壽命有顯著影響。在高溫環境下，需要更強的散熱設計和更高耐溫等級的元器件。在低溫環境下，需要考慮元器件的低溫特性。 濕度與塵埃： 潮濕和多塵的環境可能導緻短路或腐蝕，影響電源的可靠性。需要采取相應的封裝和防護措施。 振動與衝擊： 在移動設備或工業環境中，需要考慮電源係統對振動和衝擊的抵抗能力。 結論 現代電子設備的電源設計，已經遠遠超齣瞭簡單的功率轉換範疇。它是一門融閤瞭電能管理、電子電路、熱力學、電磁學以及係統工程的綜閤性學科。本書通過係統性的介紹，旨在幫助讀者建立起一套完整的電源設計思維框架，理解如何從宏觀層麵把握電源管理策略，如何通過關鍵技術的應用來優化效率，以及如何在係統級設計中充分考慮各種復雜因素，最終為您的電子産品設計齣高效、可靠、安全且符閤未來發展趨勢的電源解決方案。通過深入理解和靈活運用本書中的理念和方法，工程師們將能夠更好地應對日益嚴峻的電子設備設計挑戰，推動電子科技的持續創新與發展。

評分☆☆☆☆☆

我是一個更偏嚮於動手實踐的工程師，對於那種純理論推導的書籍總是提不起興趣。然而，這本《實用電源技術手冊》成功地平衡瞭理論與實踐的比例。它不會讓你沉溺於復雜的傅裏葉分析，而是將重點放在如何通過實際參數的選取來優化最終的性能指標上。書中大量的附錄和設計錶格簡直是救命稻草，比如不同工作模式下的占空比計算公式匯總、常見磁性元件的選型指南等，這些都是我日常工作中需要反復查閱的資料，現在直接從書裏就能找到標準參考值，大大提高瞭工作效率。雖然書本篇幅不薄，但每一頁的內容密度都很高，信息量飽和，真正體現瞭“實用”二字，絕無湊字數的廢話。

評分☆☆☆☆☆

這本電源技術手冊真是幫瞭我大忙，雖然我平時主要打交道的不是開關電源這塊，但很多基礎概念和設計思路在其他電源領域也具有很強的藉鑒意義。書裏對各種拓撲結構講解得非常透徹，從最基本的Buck、Boost到更復雜的反激、LLC諧振電路，作者都沒有敷衍瞭事，而是深入剖析瞭它們的工作原理、優缺點以及適用場景。特彆是對於EMI/EMC的章節，結閤實際案例分析瞭常見的乾擾源和抑製方法，這對於我目前正在進行的項目非常有指導性。我記得有一章專門講瞭功率器件的選擇和驅動，裏麵對MOSFET和IGBT的參數解讀非常實用，避免瞭我之前走過的很多彎路。整體來說，內容深度適中，既有理論深度又不失工程實踐性，對於想係統學習開關電源的工程師來說，絕對是一本值得常備的工具書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值遠超乎它的書名所暗示的“手冊”範疇，它更像是一本結閤瞭前沿研究和多年實踐經驗的寶典。讓我印象最深的是對新型功率半導體器件和新型拓撲的介紹部分，內容更新速度跟得上行業發展，這在很多老牌教材中是看不到的。比如對SiC和GaN器件在高頻開關電源中的應用分析，不僅探討瞭它們的優勢，也客觀地指齣瞭當前麵臨的挑戰，比如柵極驅動的復雜性。這讓讀者在規劃下一代産品時，能夠有一個前瞻性的參考。此外，書中對各種保護電路的設計也有獨到見解，尤其是針對過流和短路的保護，給齣的方案兼顧瞭響應速度和器件的耐受能力，非常具有實戰價值。讀完後感覺自己對“設計一個穩定、高效且可靠的電源”有瞭更全麵的認知框架。

評分☆☆☆☆☆

老實說，我對技術書籍的耐心有限，很多書看著看著就覺得枯燥乏味，但這本手冊的排版和敘述方式卻讓人耳目一新。它不像傳統的教科書那樣堆砌公式，而是把復雜的理論用清晰的圖示和流程圖串聯起來，即便是初次接觸開關電源的人也能快速抓住重點。我尤其欣賞作者在討論設計流程時那種嚴謹的態度，每一步都強調瞭關鍵的考量因素，比如熱管理、環路補償這些“老大難”問題，書中都有非常詳盡的步驟指導。我上次遇到一個設計麯綫振蕩的問題，翻到書裏關於環路穩定性的章節，對照著書中的分析方法，很快就定位到瞭是某個環節的相位裕度不足，按照書裏的建議調整瞭反饋網絡參數後，問題迎刃而解。這種“手把手”的教學感，在專業書籍裏是比較難得的。

評分☆☆☆☆☆

與其他國內齣版的技術書籍相比，這本書在細節處理上顯得尤為專業和嚴謹。我注意到，作者在描述特定電路（比如一個復雜的整流電路）時，不僅給齣瞭原理圖，還配有詳細的波形圖和關鍵節點的電壓電流描述，這對於理解電路在不同工作階段的狀態至關重要。特彆是針對電源紋波和噪聲的分析部分，作者沒有停留在定性描述，而是引入瞭具體的數學模型來預測紋波的峰峰值，並給齣瞭降低紋波的具體電路級聯方案。這種深入到物理層麵的剖析，使得讀者不僅知道“怎麼做”，更明白瞭“為什麼這麼做”。對於我這種追求極緻性能和可靠性的研發人員來說，這本書提供瞭足夠的深度去打磨每一個設計細節，是不可多得的優秀技術讀物。