開關電源設計與應用（簡體書）

目錄
第1章引論
1.1線性調節器式直流穩壓電源與開關調節器式直流穩壓電源
1.1.1線性調節器式直流穩壓電源
1.1.2開關調節器式直流穩壓電源
1.2高頻開關電源的誕生、結構和定義
1.2.1高頻開關電源的誕生過程
1.2.2現代高頻開關電源的定義和結構形式
1.3開關電源的分類
1.4對開關電源的要求與發展方向
1.5高頻化進程、推動發展的技術與研發趨勢
1.5.1開關電源高頻化的歷史進程
1.5.2當前推動開關電源發展的主要技術
1.5.3開關電源技術的研發趨勢
參考文獻
第2章PWM DC/DC變換器
2.1概述
2.1.1PWM DC/DC變換器的定義與工作模式
2.1.2PWM DC/DC變換器的工作原理
2.2PWM DC/DC變換器電路與對偶
2.2.1PWM DC/DC變換器的基本電路
2.2.2PWM DC/DC變換器的等效電路
2.2.3PWM DC/DC變換器的對偶
2.2.4功率開關器件的對偶
2.3隔離式PWM DC/DC變換器
2.3.1單端隔離式PWM DC/DC變換器
2.3.2正激式PWM DC/DC變換器
2.3.3雙管正激式PWM DC/DC變換器
2.3.4反激式PWM DC/DC變換器
2.3.5雙端隔離式PWM DC/DC變換器
2.3.6PWM DC/DC推挽變換器
2.3.7PWM DC/DC半橋變換器和全橋變換器
2.3.8隔離式PWM DC/DC變換器的比較
2.4基本PWM DC/DC變換器的演化與級聯
2．4．1基本PWM DC/DC變換器的演化
2．4．2基本PWM DC/DC變換器的級聯
2.5PWM DC/DC變換器模塊
2.6PWM DC/DC變換器所用元件及其特性
2.6.1開關管
2.6.2二極管
2.6.3電感與電容
2.7PWM DC/DC變換器的功能、組成與它們之間的關系
2.7.1PWM DC/DC變換器的功能
2.7.2PWM DC/DC變換器的組成
2.7.3PWM DC/DC變換器之間的關系
參考文獻
第3章PWM DC/DC變換器的原理
3.1Buck降壓式PWM DC/DC變換器
3.1.1主電路組成和控制方式
3.1.2電感電流連續時Buck變換器的工作原理和基本關系
3.1.3電感電流斷續時Buck變換器的工作原理和基本關系
3.1.4電感電流連續的邊界
3.1.5Buck降壓式PWM DC/DC 變換器的效率
3.2Boost升壓式PWM DC/DC 變換器
3.2.1主電路組成和控制方式
3.2.2電感電流連續時Boost升壓式PWM DC/DC變換器的工作原理和基本關系
3.2.3電感電流斷續時Boost升壓式PWM DC/DC變換器的工作原理和基本關系
3.2.4電感電流連續的邊界
3.3Buck.Boost升降壓式PWM DC/DC變換器
3.3.1主電路組成和控制方式
3.3.2電流連續時Buck.Boost升降壓式PWM DC/DC變換器的工作原理和基本關系
3.3.3電流斷續時Buck.Boost變換器的工作原理和基本關系
3.3.4電感電流連續的邊界
3.4Cuk PWM DC/DC 變換器
3.4.1主電路組成和控制方式
3.4.2電流連續時Cuk變換器的工作原理和基本關系
3.4.3電流斷續時Cuk變換器的工作原理和基本關系
3.4.4兩個電感有耦合的Cuk變換器
3.5Zeta PWM DC/DC變換器
3.5.1主電路組成和控制方式
3.5.2電流連續時Zeta變換器的工作原理和基本關系
3.5.3電流斷續時Zeta變換器的工作原理和基本關系
3.6SEPIC PWM DC/DC變換器
3.6.1主電路組成和控制方式
3.6.2電流連續時SEPIC變換器的工作原理和基本關系
3.7正激式(Forward)PWM變換器
3.7.1主電路組成和控制方式
3.7.2電流連續時正激式變換器的工作原理和基本關系
3.8反激式(Flyback)PWM變換器
3.8.1主電路組成和控制方式
3.8.2電流連續時反激式變換器的工作原理和基本關系
3.8.3電流斷續時Flyback變換器的工作原理和基本關系
3.9推挽式(Push.Pull)變換器
3.9.1推挽式逆變器
3.9.2推挽式PWM變換器
3.9.3推挽式變換器的鐵芯偏磁
3.10半橋式(Half.Bridge) PWM DC/DC 變換器
3.10.1半橋式逆變器
3.10.2半橋式PWM DC/DC 變換器
3.10.3考慮漏感時半橋式PWM變換器的工作原理
3.11全橋式(Full.Bridge)變換器
3.11.1全橋式逆變器
3.11.2全橋式PWM DC/DC變換器

3.11.3全橋式變換器中直流分量的抑制
3.12雙管正激式(Switches Forward)PWM DC/DC變換器
3.12.1兩個雙管正激式變換器的串聯輸入/并聯輸出
3.12.2并聯輸入、同一濾波電感輸出電路
3.12.3雙管正激式變換器的能量反饋電路
3.13有源鉗位正激式變換器
3.14各種PWM DC/DC變換器的電路類型及特點比較
3.15幾種三電平變換器
3.15.1基本型三電平變換器
3.15.2隔離式三電平變換器
3.16電能雙向流動的PWM DC/DC變換器
3.16.1基本雙向變換器電路的構成
3.16.2推挽式雙向變換器電路的構成
參考文獻
第4章變換器的吸收電路與軟開關技術
4.1變換器中的吸收電路
4.1.1吸收電路的作用
4.1.2吸收電路的類型
4.1.3關斷吸收電路(turn.off Snubber)
4.1.4開通吸收電路(turn.on Snubber)
4.1.5組合吸收電路
4.1.6LCD吸收電路
4.1.7廣義軟開關技術
4.2PWM DC/DC變換器的高頻化與軟開關技術
4.2.1軟開關技術與高頻化
4.2.2軟開關技術的發展現狀與分類
4.2.3零電流開關和零電壓開關
4.3諧振變換器
4.3.1串聯諧振變換器和并聯諧振變換器
4.3.2串并聯諧振變換器
4.3.3ZCS/ZVS準諧振變換器
4.4多諧振變換器
4.5ZCS.PWM變換器
4.5.1工作原理
4.5.2參數設計
4.5.3ZCS.PWM變換器的基本電路族及其優、缺點
4.6ZVS PWM變換器
4.6.1工作原理
4.6.2參數設計
4.6.3ZVS PWM變換器的基本電路族及其優、缺點
4.7零電壓轉換(ZVT)PWM變換器
4.7.1工作原理
4.7.2輔助電路的參數設計
4.7.3ZVT PWM變換器的基本電路族及其優、缺點
4.8改進型ZVT PWM變換器
4.8.1工作原理
4.8.2輔助電路的參數設計
4.8.3改進型ZVT PWM變換器的基本電路族及其優點
4.9零電流變換(ZCT)PWM變換器
4.9.1工作原理
4.9.2輔助支路的能量調節
4.9.3參數設計
4.9.4ZCT PWM變換器的基本電路族及其優、缺點
4.10改進型ZCT PWM變換器
4.10.1工作原理
4.10.2參數設計
4.10.3改進型ZCT PWM變換器的基本電路族及其優、缺點
參考文獻

第5章有源鉗位技術與移相控制ZVS PWM變換器
5.1有源鉗位軟開關變換技術
5.1.1有源鉗位正激式變換器
5.1.2參數設計
5.2有源鉗位ZVS PWM正激式變換器
5.2.1有源鉗位ZVS PWM正激式變換器的工作原理
5.2.2有源鉗位ZVS PWM正激式變換器的優點
5.3ZVT PWM正激式變換器
5.3.1工作原理
5.3.2參數設計
5.3.3ZVT PWM正激式變換器的優、缺點
5.4ZVT雙管正激式變換器
5.4.1工作原理
5.4.2參數設計
5.4.3ZVT雙管正激式變換器的優點
5.5ZCT雙管正激式變換器
5.6有源鉗位反激式變換器
5.7有源鉗位反激-正激式變換器
5.8移相控制ZVS PWM DC/DC全橋變換器
5.8.1工作原理
5.8.2兩個橋臂實現ZVS的差異
5.8.3實現ZVS的策略及次級占空比的丟失
5.8.4整流二極管的換流
5.8.5移相控制ZVS PWM DC/DC全橋變換器的特點與效率
5.9移相控制ZVZCS.PWM DC/DC全橋變換器
5.9.1工作原理
5.9.2參數設計
5.9.3移相控制ZVZCS.PWM DC/DC全橋變換器的優點與效率
5.10移相控制ZCS.PWM DC/DC全橋變換器
5.10.1工作原理
5.10.2超前管和滯后管實現ZCS的差異
5.10.3實現ZCS的策略及電流占空比的丟失
5.11ZVS PWM二極管鉗位三電平DC/DC變換器
5.11.1工作原理
5.11.2實現ZVS條件和次級占空比的丟失
5.11.3特點和效率
參考文獻
第6章高頻開關變換器中的磁性元件
6.1概述
6.2高頻磁芯的特性和參數
6.2.1磁導率與常用參數式
6.2.2磁滯回線
6.2.3動態磁滯回線的測試
6.2.4基本磁化曲線
6.2.5不對稱局部磁滯回線
6.2.6伏秒積分
6.2.7磁芯損耗
6.3磁性材料和磁芯結構
6.3.1開關電源常用的磁性材料
6.3.2磁芯結構形式（geometries）
6.4電感
6.4.1電感的基本公式和磁芯氣隙
6.4.2電感元件儲能與高頻電感元件的等效電路模型
6.4.3直流濾波電感
6.4.4自飽和電感和可控飽和電感
6.5變壓器
6.5.1勵磁電感與漏電感
6.5.2高頻變壓器模型
6.5.3變壓器的磁分析
6.5.4平面變壓器
6.5.5空芯PCB變壓器
6.5.6集成高頻磁性元件
6.5.7壓電變壓器
6.6磁性元件中導體的集膚效應和鄰近效應
6.6.1集膚效應
6.6.2鄰近效應
6.7高頻變壓器的設計方法
6.7.1高頻變壓器的功率體積設計法
6.7.2高頻變壓器的調整率體積法
6.7.3高頻變壓器設計方法的例題
6.7.4平面功率變壓器的設計
6.8電感器的設計方法
6.8.1電感器的功率體積設計法
6.8.2電感器的調整率體積設計法
6.8.3無直流偏壓的電感器設計
6.9可飽和電感和磁放大器在開關變換器中的應用
6.9.1可飽和電感基本物理特性及應用
6.9.2磁放大器的基本原理及在變換器中的應用
6.9.3可飽和電感與磁放大器的聯合應用
6.10直流脈沖電流互感器
6.10.1工作原理
6.10.2電流互感器設計方法
參考文獻

第7章高頻開關變換器的輸出同步整流技術
7.1輸出功率整流二極管
7.1.1功率整流二極管的模型及主要參數
7.1.2輸出整流用的幾種快速開關二極管
7.2同步整流技術
7.2.1同步整流的基本工作原理
7.2.2同步整流管的主要參數
7.3同步整流的驅動方式與SR的控制時序
7.3.1同步整流的驅動方式
7.3.2SR的控制時序與同步整流電路
7.4電壓型自驅動方式與控制驅動方式
7.4.1電壓型自驅動方式
7.4.2控制驅動方式
7.5電流型自驅動方式與混合驅動方式
7.5.1電流型自驅動方式
7.5.2混合驅動方式
7.6SR.Buck變換器
7.7SR.正激式變換器
7.7.1有磁復位繞組的SR.正激式變換器
7.7.2SR.有源鉗位正激式變換器
7.8SR.反激式變換器
7.9SR在DC/DC PWM變換器中的應用舉例
7.9.1全波SR在半橋式DC/DC PWM變換器中的應用舉例
7.9.2倍流SR在半橋式DC/DC PWM變換器中的應用舉例
7.9.3倍流SR在全橋式DC/DC PWM變換器中的應用舉例
參考文獻
第8章有源功率因數校正技術
8.1功率因數和功率因數校正的主要方法
8.1.1輸入功率因數
8.1.2對輸入端諧波電流的限制
8.1.3提高輸入功率因數的主要方法
8.1.4有源功率因數校正法的分類
8.2非線性電路的功率因數和THD
8.2.1非線性電路功率因數的定義
8.2.2PF與THD的關系
8.3單相Boost PFC變換器
8.3.1DCM Boost PFC變換器
8.3.2CCM Boost PFC變換器
8.3.3CRM Boost PFC變換器
8.3.4Boost PFC電路的主要優、缺點
8.4APFC的控制方法
8.4.1電流峰值控制法
8.4.2電流滯環控制法
8.4.3平均電流控制法
8.5PFC集成控制電路
8.5.1UC3854A/B
8.5.2UC3855A/B
8.5.3L6561
8.6單相反激式PFC變換器
8.6.1CCM反激式PFC變換器
8.6.2DCM反激式PFC變換器
8.6.3反激式PFC變換器的優、缺點
8.7單級單開關PFC變換器
8.7.1集成PFC整流器-調節器
8.7.2BIFRED變換器
8.7.3BIBRED變換器
8.7.4集成PFC整流器-調節器的優、缺點
8.7.5變頻控制
8.7.6S4 PFC正激式變換器
8.8三相PFC變換器
8.8.1三個單相Boost PFC變換器組成三相PFC整流器
8.8.2三相單開關DCM Boost整流器
8.8.3三相CCM Boost整流器
8.8.4三相CCM Buck整流器
8.8.5三相三電平Boost PFC變換器
8.8.6空間相量控制
8.8.7三相三電平Boost PFC整流器的SPWM節能控制
參考文獻
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第9章高頻開關變換器的控制電路與驅動電路
9.1驅動電路
9.1.1對驅動電路的要求
9.1.2集成電路直接驅動
9.1.3加入驅動功率放大級驅動
9.1.4用變壓器耦合驅動
9.1.5光耦合器驅動器
9.2PWM控制器
9.2.1電壓模式PWM控制器
9.2.2電流模式PWM控制器
9.3電壓型控制
9.4電流型控制
9.4.1電流峰值控制
9.4.2平均電流型控制
9.4.3滯環電流型控制
9.5電荷控制
9.6單周期控制
9.7前饋控制
9.8數字控制(離散控制)
9.8.1數字控制的特點
9.8.2離散PID算法
9.8.3改進的離散PID算法
9.9控制電路與驅動電路的隔離方法
9.10L5991電流模式控制芯片
9.10.1L5991的功能及內部框圖
9.10.2典型應用
9.11UCC38500控制芯片
9.11.1UCC38500簡介
9.11.2UCC38500的實際應用
參考文獻
第10章開關電源設計中的兩項新技術
10.1智能功率開關
10.1.1工作模式及主要性能
10.1.2分類及工作原理
10.1.3智能化的發展
10.2智能功率開關IR4010的應用舉例
10.2.1IR4010功率開關的性能參數
10.2.2應用電路舉例
10.3電壓調整器模塊VRM簡介
10.4低輸入電壓的VRM
10.4.1SR.Buck變換器
10.4.2多通道SR.Buck變換器
10.4.3多通道SR.Buck變換器的設計考慮
10.5高電壓輸入的VRM
10.6元件和線路的寄生參數對VRM瞬態性能的影響
10.6.1電容ESR和ESL的影響
10.6.2改善VRM輸出瞬態響應的辦法
10.6.3微處理器與VRM接口的仿真模型
參考文獻
第11章開關變換器并聯系統的均流技術
11.1開關變換器的并聯
11.2下垂法
11.3主從均流法
11.4自動均流法
11.5按平均電流值自動均流法
11.6熱應力自動均流法
11.7民主均流法
11.7.1民主均流法的原理
11.7.2UC3907均流控制器芯片
11.8數字均流控制的實現
11.9ISL6140熱插拔芯片的應用
11.9.1ISL6140芯片的功能簡介
11.9.2外圍元件參數的計算
11.9.3設計中應注意的幾個問題
參考文獻
第12章開關電源的瞬態建模與分析
12.1開關電源的瞬態建模分析
12.1.1瞬態建模分析的目的
12.1.2瞬態模型
12.2狀態空間平均法
12.2.1基本概念
12.2.2基本假設條件
12.2.3分析方法和步驟
12.2.4Boost變換器狀態空間平均模型
12.3PWM變換器頻域模型
12.3.1PWM變換器小信號等效電路規范型模型
12.3.2Cuk變換器小信號等效電路的規范型模型
12.3.3PWM變換器小信號等效電路的規范型模型參數
12.3.4PWM變換器的傳遞函數
12.3.5Buck.Boost變換器的傳遞函數
12.3.6Buck族和Boost族PWM變換器
12.4平均電路法
12.4.1平均變量和平均電路
12.4.2平均開關函數
12.4.3開關網絡的平均模型
12.4.4三端PWM開關模型法
12.4.5考慮寄生參數的PWM變換器平均電路的模型
參考文獻

第13章開關電源的頻域分析與綜合
13.1時域分析簡介
13.1.1時域數學模型與系統的時域響應
13.1.2自動調節系統的時域性能指標
13.1.3時域法綜合系統的步驟
13.2頻域模型分析
13.2.1傳遞函數
13.2.2頻率響應
13.2.3對數頻率特性
13.2.4拉普拉斯變換簡表
13.3開關電源系統的頻域模型及分析
13.3.1方塊圖
13.3.2系統的穩定性和穩定裕量
13.3.3頻域性能指標
13.3.4極點和零點
13.4系統頻率響應與瞬態響應的關系
13.4.1頻率尺度與時間尺度成反比
13.4.2頻段特征、頻率特性與系統的關系
13.4.3阻尼比ζ對系統瞬態響應的影響
13.5電壓型控制開關電源的頻域模型
13.5.1方塊圖與傳遞函數
13.5.2抗電網電壓擾動能力和抗負載擾動能力
13.6電壓控制器
13.6.1電壓控制器的傳遞函數與作用
13.6.2補償后電源系統的頻率特性要求與控制器的類型
13.6.3帶積分環節的控制器與開關電源中控制器特性的分析舉例
13.6.4增設單極點、單零點或雙極點、雙零點的PI補償網絡
13.7開關電源系統的頻域設計(綜合)
13.8雙環控制開關電源系統的瞬態建模分析
13.8.1電流型控制的開關電源系統
13.8.2Tellegen定理
13.8.3Buck.Βoost開關變換器的傳遞函數
13.8.4功率守恒建模方法
13.8.5電流控制的開關電源系統的一般設計步驟
13.8.6UPF Boost PWM變換器瞬態建模分析
13.9非最小相位系統
13.9.1最小相位系統與非最小相位系統的比較
13.9.2非最小相位系統的物理特征
13.9.3非最小相位系統的控制器設計
參考文獻
第14章開關電源的EMC設計、可靠性設計、熱設計和最優設計與仿真
14.1開關電源中的電磁干擾問題
14.1.1開關電源產生電磁干擾的機理
14.1.2開關電源的電磁噪聲耦合通道特性
14.1.3開關電源運行中的電磁、干擾及其抑制
14.2開關電源的電磁兼容設計
14.2.1輸入端濾波器的設計
14.2.2輻射EMI的抑制措施
14.2.3傳導干擾的解決方法
14.2.4接地技術的應用
14.2.5屏蔽技術、元件布局與印制電路板布線技術
14.3開關電源的可靠性設計
14.3.1可靠性的定義、指標及影響的因素
14.3.2可靠性設計的原則與可靠性設計
14.4開關電源的幾種熱設計方法
14.4.1半導體器件的散熱器設計
14.4.2強制通風、金屬PCB和元件布置
14.5開關電源的最優設計
14.5.1開關電源的性能指標及優化設計模型
14.5.2設計變量和目標函數
14.5.3約束
14.5.4優化數學模型的一般形式及工程優化設計的特點
14.5.5應用最優化方法的幾個問題
14.6開關電源的仿真
14.6.1開關電源電路的仿真技術
14.6.2用SPICE和PSPICE仿真開關電源
14.6.3離散時域法仿真
參考文獻

第15章開關電源的設計與仿真舉例及封裝技術
15.1反激式變換器的設計
15.1.1電磁能量的存儲與變換及變壓器的儲能能力
15.1.2反激式變換器的同步整流
15.1.3反激式變換器的設計方法舉例
15.1.4設計112W反激式變壓器
15.1.5反激式變換器的緩沖吸收電路設計
15.2單端正激式變換器的設計
15.2.1電感的最小值與最大值及多路輸出
15.2.2能量再生與同步整流
15.2.3變壓器設計與制作工藝
15.3正激式PWM開關電源的SPICE仿真
15.4推挽式PWM開關電源的PSPICE仿真及補償網絡參數優化選擇
15.5采用離散時域法仿真的計算舉例
15.5.1雙環Boost開關穩壓電源的仿真計算舉例
15.5.2單環正激式開關穩壓電源的仿真計算舉例
15.6DC/DC橋式開關變換器的最優設計
15.6.1開關、整流濾波電路的優化設計數學模型
15.6.2變壓器的優化設計數學模型
15.6.3半橋式PWM開關變換器的優化設計
15.6.45V/500W DC/DC半橋PWM開關變換器的優化設計
15.6.5DC/DC全橋ZVS.PWM變換器主電路的優化設計
15.7開關電源模塊的封裝設計
15.7.1平面金屬化封裝技術
15.7.2集成分布開關電源系統DPS的封裝舉例
參考文獻
第16章電子鎮流器LED照明驅動器與便攜式電子設備的低壓輸入電壓變換器
16.1電子鎮流器
16.1.1交流驅動的熒光燈與熒光燈的伏安特性
16.1.2電子鎮流器電路
16.2電流饋電式電路
16.2.1電流饋電式推挽電路
16.2.2推挽式電路的電壓和電流
16.2.3電流饋電電路中的“電流饋電”電感
16.2.4電流饋電電感的磁芯選擇
16.2.5電流饋電電感繞組的設計
16.2.6電流饋電電路中的鐵氧體磁芯變壓器
16.2.7電流饋電電路中的環形磁芯變壓器
16.3電壓饋電式電路與電流饋電并聯諧振半橋電路
16.3.1電壓饋電推挽式電路
16.3.2電壓饋電串聯諧振半橋電路
16.3.3電流饋電并聯諧振半橋電路
16.3.4電子鎮流器的封裝
16.4LED照明驅動器
16.4.1LED的特性及對驅動電源的要求
16.4.2家用18W LED照明燈
16.4.3路燈用200W LED照明燈
16.5用于便攜式電子設備的低壓輸入電壓變換器
16.5.1電容充電泵集成塊
16.5.2開關式集成塊
16.5.3MAX863芯片的應用
16.5.4MAX624芯片的應用及設計方法
16.5.5凌特公司的Boost與Buck變換器
參考文獻

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