開關電源的原理與設計(修訂版)

1、目錄第1篇PWM開關變換器的基本原理第1章開關變換器概論1.1 什么是開關變換器和開關電源1.2 DC-DC變換器的基本手段和分類1.3 DC-DC變換器主回路使用的元件及其特性1.3.1 開關1.3.2 電感1.3.3 電容1.4 DC-DC變換器發(fā)展歷程、現(xiàn)狀和趨勢1.4.1 開關電源技術發(fā)展的歷程1.4.2 20世紀推動開關電源發(fā)展的主要技術1.4.3 開關電源技術發(fā)展方向1.4.4 大電容技術第2章基本的PWM變換器主電路拓撲4.1 Buck變換器4.1.1 線路組成4.1.2 工作原理4.1.3 電路各點的波形4.1.4 主要概念與關系式4.1.5 穩(wěn)態(tài)特性的分析4.2 Boost變

2、換器4.2.1 線路組成4.2.2 工作原理4.2.3 電路各點的波形4.2.4 主要概念與關系式4.2.5 穩(wěn)態(tài)特性的分析4.2.6 紋波電壓的分析及減少方法4.3 Buck-Boost變換器4.3.1 線路組成4.3.2 工作原理4.3.3 電路各點的波形4.3.4 主要概念與關系式4.3.5 優(yōu)缺點4.4 Cuk變換器4.4.1 線路組成4.4.2 工作原理4.4.3 電路各點的波形4.4.4 主要概念與關系式4.5 四種基本型變換器的比較4.6 四種基本型三電平變換器4.6.1 Buck三電平變換器電路與工作原理4.6.2 Buck三電平變換器輸出電壓與輸出電流的關系4.6.3 濾波器

3、設計4.6.4 Boost、Buck-BoostCKDD(-5/5"EDD)2uk三電平變換器第3章帶變壓隔離器的DC-DC變換器拓撲7.1 變壓隔離器的理想結(jié)構(gòu)7.2 單端變壓隔離器的磁復位技術7.3 自激推挽式變換器的工作原理7.4 能量雙向流動的DC-DC變壓隔離器7.5 隔離式三電平變換器7.5.1 正激變換器3L線路7.5.2 半橋、全橋變換器3L線路第4章變換器中的功率開關元件及其驅(qū)動電路10.1 雙極型晶體管10.1.1 晶體管的開關過程10.1.2 開關時間的物理意義及減小的方法10.1.3 抗飽和技術10.2 雙極型晶體管的基極驅(qū)動電路10.2.1 一般基極驅(qū)動電路

4、10.2.2 高壓雙極型晶體管基極驅(qū)動電路10.2.3 比例基極驅(qū)動電路10.3 功率場效應管10.3.1 功率場效應管的主要參數(shù)10.3.2 功率場效應管的靜態(tài)特性10.3.3 MOSFET的體內(nèi)二極管10.4 功率場效應管的驅(qū)動問題10.4.1 一般要求10.4.2 MOSFET的驅(qū)動電路10.5 絕緣柵雙極晶體管10.5.1 IGBT結(jié)構(gòu)與工作原理10.5.2 IGBT的靜態(tài)工作特性10.5.3 IGBT的動態(tài)特性10.5.4 IGBT的柵極驅(qū)動及其方法10.6 開關元件的安全工作區(qū)及其保護10.6.1 雙極型晶體管二次擊穿原因及對SOA的影響10.6.2 安全工作區(qū)(SOA)10.6.

5、3 保護環(huán)節(jié)一一RC緩沖器第5章磁性元件的特性與計算13.1 概述13.1.1 在開關電源中磁性元件的作用13.1.2 掌握磁性元件對設計的重要意義13.1.3 磁性材料基本特性的描述13.1.4 磁心型號對照表13.2 磁性材料及鐵氧體磁性材料13.2.1 磁心磁性能13.2.2 磁心結(jié)構(gòu)13.3 高頻變壓器設計方法13.3.1 變壓器設計方法之一一一面積乘積(AP)法13.3.2 變壓器設計方法之二一一幾何參數(shù)(KG)法13.4 電感器設計方法13.4.1 電感器設計方法之一一一面積乘積(AP)法13.4.2 電感器設計方法之二一一幾何參數(shù)(KG)法13.4.3 無直流偏壓的電感器設計13

6、.5 抑制尖波線圈與差模、共模扼流線圈13.5.1 抑制尖波的電磁線圈13.5.2 差模與共模扼流線圈13.5.3 使用對絞線時干擾的抑制13.5.4 使用電纜線時干擾的抑制13.6 非晶、超微晶(納米晶)合金軟磁材料特性及應用13.6.1 非晶合金軟磁材料的特性13.6.2 超微晶合金軟磁材料的特性13.6.3 非晶、超微晶合金軟磁材料的應用第6章開關電源占空比控制芯片及集成開關變換器的原理與應用16.1 開關電源系統(tǒng)的隔離技術16.2 開關電源PWM控制芯片及智能功率開關16.2.1 1524/2524/3524芯片簡介16.2.2 芯片的工作過程16.3 適用于功率場效應管控制的IC芯片

7、16.3.1 1525A與1524的差另I16.3.2 1525A/1527A的應用16.4 電流控制型脈寬調(diào)制器16.4.1 UC1846/UC1847工作原理及方框圖16.4.2 1842/2842/38428腳脈寬調(diào)制器16.5 智能功率開關及其應用16.5.1 概述16.5.2 工作原理16.6 便攜式設備中電源使用的集成塊16.6.1 簡介16.6.2 MAX863芯片的應用16.6.3 MAX624芯片的應用及設計方法第7章功率整流管19.1 功率整流二極管19.1.1 功率整流二極管模型19.1.2 功率二極管的主要參數(shù)19.1.3 幾種快速開關二極管19.2 同步整流技術19.

8、2.1 概述19.2.2 同步整流技術的基本原理19.2.3 同步整流驅(qū)動方式19.2.4 同步整流電路19.2.5 SR-Buck變換器19.2.6 SR-正激變換器19.2.7 SR-反激變換器第8章有源功率因數(shù)校正器1.1.22 AC-DC電路的輸入電流諧波分量1 諧波電流對電網(wǎng)的危害1 AC-DC變流電路輸入端功率因數(shù)1 對AC-DC電路輸入端諧波電流限制1 提高AC-DC電路輸入端功率因數(shù)和減小輸入電流諧波的主要方法1.2.22 功率因數(shù)和THD1 功率因數(shù)的定義1 AC-DC電路輸入功率因數(shù)與諧波的關系1.3.22 Boost功率因數(shù)校正器（PFC）的工作原理1 功率因數(shù)校正的基本

9、原理1 Boost有源功率因數(shù)校正器（APFC）的主要優(yōu)缺點1.4.22 APFC的控制方法1 常用的三種控制方法1 電流峰值控制法1 電流滯環(huán)控制法1 平均電流控制法1 PFC集成控制電路UC3854A/B簡介1.5.22 反激式功率因數(shù)校正器1 DCM反激功率因數(shù)校正電路的原理1 等效輸入電阻Re1 平均輸出電流和輸出功率1 DCM反激變換器等效電路平均模型第9章開關電源并聯(lián)系統(tǒng)的均流技術1 概述1 開關電源并聯(lián)系統(tǒng)常用的均流方法1.27 輸出阻抗法1.27 主從設置法1.27 按平均電流值自動均流法1.27 最大電流法自動均流1.27 熱應力自動均流法1.27 外加均流控制器均流法第10

10、章開關電源的小信號分析及閉環(huán)穩(wěn)定和校正概述電感電流連續(xù)時的狀態(tài)空間平均法電流連續(xù)時的平均等效電路標準化模型電流不連續(xù)時標準化模型復雜變換器的模型用小信號法分析有輸入濾波器時開關電源的穩(wěn)定問題開關電源控制原理及穩(wěn)定問題閉環(huán)及開環(huán)控制開關電源結(jié)構(gòu)框圖穩(wěn)定判別式波德圖繪制常見環(huán)節(jié)的幅頻特性和相頻特性快速繪制開環(huán)對數(shù)特性曲線的方法用開環(huán)特性分析系統(tǒng)的動態(tài)性能實測波德圖的方法及相關設備開環(huán)系統(tǒng)直接注入法閉環(huán)回路直接注入法測定波德圖，確定誤差放大器的參數(shù)TL431相關測定技術提高穩(wěn)定性的設計方法參數(shù)變化影響趨勢的分析第2篇PWM開關變換器的設計與制作KKH1D2第11章反激變換器的設計概述電磁能量儲存與轉(zhuǎn)

11、換工作方式的進一步說明變壓器的儲能能力反激變換器的同步整流反激式變換器的設計方法舉例電源主回路變壓器設計設計112W反激變壓器設計中的幾個問題計算變壓器的另一種方法反激變換器的緩沖器設計反激變換器的開關應力跟蹤集電極電壓鉗位環(huán)節(jié)緩沖器環(huán)節(jié)工作波形緩沖器參數(shù)的確定低損耗緩沖器雙晶體管的反激變換器概述工作原理工作特點緩沖器工作頻率驅(qū)動電路變壓器設計注意漏電感和匝數(shù)第12章單端正激變換器的設計概述工作原理電感的最小值與最大值多路輸出能量再生線圈P2的工作原理單端正激變換器同步整流正激變換器的優(yōu)缺點變壓器設計方法方法一方法二第13章雙晶體管正激變換器的設計概述線路組成工作原理電容C的作用雙晶體管正激變

12、換器變壓器設計正激變換器的閉環(huán)控制及參數(shù)計算UPC1099的極限使用值和主要電性能UPC1099的應用第14章半橋變換器的設計半橋變換器的工作原理偏磁現(xiàn)象及其防止方法偏磁的可能性串聯(lián)耦合電容改善偏磁性能串聯(lián)耦合電容的選擇階梯式趨向飽和的可能性及其防止直通的可能性及其防止軟啟動及雙倍磁通效應雙倍磁通效應軟啟動線路變壓器設計控制電路第15章橋式變換器的設計概述工作原理概述工作過程緩沖器的組成及作用瞬變時的雙倍磁通效應變壓器設計方法設計步驟及舉例幾個問題第16章雙驅(qū)動變壓器推挽變換器的設計概述線路結(jié)構(gòu)工作原理各點波形開關功率管的緩沖環(huán)節(jié)推挽變換器中變壓器的設計第17章H7C1為材質(zhì)PQ磁心高頻變壓器

13、的設計損耗及設計原則簡介設計原則滿足設計原則的條件表格曲線化的設計方法表17.1的形成與說明擴大表17.1的使用范圍第18章電子鎮(zhèn)流器的設計概述熒光燈熒光燈的結(jié)構(gòu)及伏安特性高頻電子鎮(zhèn)流器的基本結(jié)構(gòu)半橋用聯(lián)諧振式電子鎮(zhèn)流器帶有源、無源功率因數(shù)電路的電子鎮(zhèn)流器有源功率因數(shù)校正電子鎮(zhèn)流器無源功率因數(shù)校正電子鎮(zhèn)流器第19章開關電源設計與制作的常見問題干擾與絕緣干擾問題及標準隔離與絕緣效率與功率因數(shù)高效率與高功率密度高功率因數(shù)智能化與高可靠性高頻電流效應與扁平變壓器設計趨膚效應和鄰近效應的產(chǎn)生扁平變壓器的設計第3篇軟開關-PWM變換器第20章軟開關功率變換技術硬開關技術與開關損耗高頻化與軟開關技術零電流

14、開關和零電壓開關諧振變換器準諧振變換器多諧振變換器概述第21章ZCS-PWM和ZVS-PWM變換技術ZCS-PWM變換器工作原理運行模式分析分析ZCS-PWM變換器的優(yōu)缺點ZVS-PWM變換器工作原理運行模式分析分析ZVS-PWM變換器的優(yōu)缺點第22章零轉(zhuǎn)換-PWM軟開關變換技術零轉(zhuǎn)換-PWM變換器ZCT-PWM變換器工作原理運行模式分析ZCT-PWM變換器的優(yōu)缺點數(shù)例分析三端ZCT-PWM開關電路ZVT-PWM變換器工作原理運行模式分析ZVT-PWM變換器的優(yōu)缺點應用舉例三端零電壓開關電路雙管正激ZVT-PWM變換器第23章移相控制全橋ZVS-PWM變換器DC-DCFBZVS-PWMDC-D

15、C變換器的工作原理PSCFBZVS-PWM變換器運行模式分析PSCFBZVS-PWM變換器幾個問題的分析占空比分析PSCFBZVS-PWM變換器兩橋臂開關管的ZVS條件分析PSCFBZCZVS-PWM變換器第24章有源鉗位軟開關PWM變換技術概述有源鉗位電路有源鉗位ZVS-PWM正激變換器穩(wěn)態(tài)運行分析有源鉗位并聯(lián)交錯輸出的反激變換器有源鉗位反激-正激變換器第4篇開關電源的計算機輔助分析與設計第25章開關電源的計算機仿真電力電子電路的計算機仿真技術計算機仿真技術電路仿真分析（建模）方法SPICE和PSPICE仿真程序用SPICE和PSPICE通用電路模擬程序仿真開關電源概述功率半導體開關管的SP

16、ICE仿真模型控制電路的SPICE仿真模型正激PWM開關電源的SPICE仿真推挽式PWM開關電源的PSPICE仿真及補償網(wǎng)絡參數(shù)優(yōu)化選擇離散時域法仿真概述數(shù)值法求解分段線性網(wǎng)絡的狀態(tài)方程求解網(wǎng)絡拓撲的轉(zhuǎn)換時刻（邊界條件）非線性差分方程（大信號模型）小信號模型程序框圖仿真計算舉例第26章開關電源的最優(yōu)設計概述可行設計最優(yōu)設計開關電源的主要性能指標工程最優(yōu)化的基本概念優(yōu)化設計模型設計變量目標函數(shù)約束優(yōu)化數(shù)學模型的一般形式工程優(yōu)化設計的特點應用最優(yōu)化方法的幾個問題最優(yōu)解的性質(zhì)初始點的選擇收斂數(shù)據(jù)變量尺度的統(tǒng)一約束值尺度的統(tǒng)一多目標優(yōu)化問題DC-DC橋式開關變換器的最優(yōu)設計DC-DC半橋式PWM開關變換器主要電路的優(yōu)化設計開關、整流濾波電路的優(yōu)化設計數(shù)學模型變壓器的優(yōu)化設計數(shù)學模型半橋PWM開關變換器優(yōu)化設計的實現(xiàn)5V/500W輸出DC-DC半橋PWM開關變換器優(yōu)化設