开关电源地原理与设计修订版.docx

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开关电源地原理与设计修订版

目录

第1篇PWM开关变换器的基本原理

第1章开关变换器概论

1.1什么是开关变换器和开关电源

1.2DC-ＤＣ变换器的基本手段和分类

1.3DC-DC变换器主回路使用的元件及其特性

1.3.1开关

1.3.2电感

1.3.3电容

1.4DC-DC变换器发展历程、现状和趋势

1.4.1开关电源技术发展的历程

1.4.220世纪推动开关电源发展的主要技术

1.4.3开关电源技术发展方向

1.4.4大电容技术

第2章基本的PWM变换器主电路拓扑

2.1Buck变换器

2.1.1线路组成

2.1.2工作原理

2.1.3电路各点的波形

2.1.4主要概念与关系式

2.1.5稳态特性的分析

2.2Boost变换器

2.2.1线路组成

2.2.2工作原理

2.2.3电路各点的波形

2.2.4主要概念与关系式

2.2.5稳态特性的分析

2.2.6纹波电压的分析及减少方法

2.3Buck-Boost变换器

2.3.1线路组成

2.3.2工作原理

2.3.3电路各点的波形

2.3.4主要概念与关系式

2.3.5优缺点

2.4C＇uk变换器

2.4.1线路组成

2.4.2工作原理

2.4.3电路各点的波形

2.4.4主要概念与关系式

2.5四种基本型变换器的比较

2.6四种基本型三电平变换器

2.6.1Buck三电平变换器电路与工作原理

2.6.2Buck三电平变换器输出电压与输出电流的关系

2.6.3滤波器设计

2.6.4Boost、Buck-BoostC〖DD（-5/5〗＇〖DD）〗uk三电平变换器

第3章带变压隔离器的DC-DC变换器拓扑

3.1变压隔离器的理想结构

3.2单端变压隔离器的磁复位技术

3.3自激推挽式变换器的工作原理

3.4能量双向流动的DC-DC变压隔离器

3.5隔离式三电平变换器

3.5.1正激变换器3L线路

3.5.2半桥、全桥变换器3L线路

第4章变换器中的功率开关元件及其驱动电路

4.1双极型晶体管

4.1.1晶体管的开关过程

4.1.2开关时间的物理意义及减小的方法

4.1.3抗饱和技术

4.2双极型晶体管的基极驱动电路

4.2.1一般基极驱动电路

4.2.2高压双极型晶体管基极驱动电路

4.2.3比例基极驱动电路

4.3功率场效应管

4.3.1功率场效应管的主要参数

4.3.2功率场效应管的静态特性

4.3.3MOSFET的体内二极管

4.4功率场效应管的驱动问题

4.4.1一般要求

4.4.2MOSFET的驱动电路

4.5绝缘栅双极晶体管

4.5.1IGBT结构与工作原理

4.5.2IGBT的静态工作特性

4.5.3IGBT的动态特性

4.5.4IGBT的栅极驱动及其方法

4.6开关元件的安全工作区及其保护

4.6.1双极型晶体管二次击穿原因及对SOA的影响

4.6.2安全工作区（SOA）

4.6.3保护环节——RC缓冲器

第5章磁性元件的特性与计算

5.1概述

5.1.1在开关电源中磁性元件的作用

5.1.2掌握磁性元件对设计的重要意义

5.1.3磁性材料基本特性的描述

5.1.4磁心型号对照表

5.2磁性材料及铁氧体磁性材料

5.2.1磁心磁性能

5.2.2磁心结构

5.3高频变压器设计方法

5.3.1变压器设计方法之一——面积乘积（AP）法

5.3.2变压器设计方法之二——几何参数（KG）法

5.4电感器设计方法

5.4.1电感器设计方法之一——面积乘积（AP）法

5.4.2电感器设计方法之二——几何参数（KG）法

5.4.3无直流偏压的电感器设计

5.5抑制尖波线圈与差模、共模扼流线圈

5.5.1抑制尖波的电磁线圈

5.5.2差模与共模扼流线圈

5.5.3使用对绞线时干扰的抑制

5.5.4使用电缆线时干扰的抑制

5.6非晶、超微晶（纳米晶）合金软磁材料特性及应用

5.6.1非晶合金软磁材料的特性

5.6.2超微晶合金软磁材料的特性

5.6.3非晶、超微晶合金软磁材料的应用

第6章开关电源占空比控制芯片及集成开关变换器的原理与应用

6.1开关电源系统的隔离技术

6.2开关电源PWM控制芯片及智能功率开关

6.2.11524/2524/3524芯片简介

6.2.2芯片的工作过程

6.3适用于功率场效应管控制的IC芯片

6.3.11525A与1524的差别

6.3.21525A/1527A的应用

6.4电流控制型脉宽调制器

6.4.1UC1846/UC1847工作原理及方框图

6.4.21842/2842/38428脚脉宽调制器

6.5智能功率开关及其应用

6.5.1概述

6.5.2工作原理

6.6便携式设备中电源使用的集成块

6.6.1简介

6.6.2MAX863芯片的应用

6.6.3MAX624芯片的应用及设计方法

第7章功率整流管

7.1功率整流二极管

7.1.1功率整流二极管模型

7.1.2功率二极管的主要参数

7.1.3几种快速开关二极管

7.2同步整流技术

7.2.1概述

7.2.2同步整流技术的基本原理

7.2.3同步整流驱动方式

7.2.4同步整流电路

7.2.5SR-Buck变换器

7.2.6SR-正激变换器

7.2.7SR-反激变换器

第8章有源功率因数校正器

8.1AC-ＤＣ电路的输入电流谐波分量

8.1.1谐波电流对电网的危害

8.1.2AＣ-DC变流电路输入端功率因数

8.1.3对AC-DC电路输入端谐波电流限制

8.1.4提高AC-ＤＣ电路输入端功率因数和减小输入电流谐波的主要方法

8.2功率因数和THD

8.2.1功率因数的定义

8.2.2AC-ＤＣ电路输入功率因数与谐波的关系

8.3Boost功率因数校正器（PFC）的工作原理

8.3.1功率因数校正的基本原理

8.3.2Boost有源功率因数校正器（APFC）的主要优缺点

8.4APFC的控制方法

8.4.1常用的三种控制方法

8.4.2电流峰值控制法

8.4.3电流滞环控制法

8.4.4平均电流控制法

8.4.5PFC集成控制电路UC3854A/B简介

8.5反激式功率因数校正器

8.5.1DCM反激功率因数校正电路的原理

8.5.2等效输入电阻Re

8.5.3平均输出电流和输出功率

8.5.4DCM反激变换器等效电路平均模型

第9章开关电源并联系统的均流技术

9.1概述

9.2开关电源并联系统常用的均流方法

9.2.1输出阻抗法

9.2.2主从设置法

9.2.3按平均电流值自动均流法

9.2.4最大电流法自动均流

9.2.5热应力自动均流法

9.2.6外加均流控制器均流法

第10章开关电源的小信号分析及闭环稳定和校正

10.1概述

10.2电感电流连续时的状态空间平均法

10.3电流连续时的平均等效电路标准化模型

10.4电流不连续时标准化模型

10.5复杂变换器的模型

10.6用小信号法分析有输入滤波器时开关电源的稳定问题

10.7开关电源控制原理及稳定问题

10.7.1闭环及开环控制

10.7.2开关电源结构框图

10.8稳定判别式波德图绘制

10.8.1常见环节的幅频特性和相频特性

10.8.2快速绘制开环对数特性曲线的方法

10.8.3用开环特性分析系统的动态性能

10.9实测波德图的方法及相关设备

10.9.1开环系统直接注入法

10.9.2闭环回路直接注入法

10.10测定波德图，确定误差放大器的参数

10.10.1TL431相关测定技术

10.10.2提高稳定性的设计方法

10.10.3参数变化影响趋势的分析

第2篇PWM开关变换器的设计与制作〖KH1D〗

第11章反激变换器的设计

11.1概述

11.1.1电磁能量储存与转换

11.1.2工作方式的进一步说明

11.1.3变压器的储能能力

11.1.4反激变换器的同步整流

11.2反激式变换器的设计方法举例

11.2.1电源主回路

11.2.2变压器设计

11.2.3设计112W反激变压器

11.2.4设计中的几个问题

11.2.5计算变压器的另一种方法

11.3反激变换器的缓冲器设计

11.3.1反激变换器的开关应力

11.3.2跟踪集电极电压钳位环节

11.3.3缓冲器环节工作波形

11.3.4缓冲器参数的确定

11.3.5低损耗缓冲器

11.4双晶体管的反激变换器

11.4.1概述

11.4.2工作原理

11.4.3工作特点

11.4.4缓冲器

11.4.5工作频率

11.4.6驱动电路

11.4.7变压器设计注意漏电感和匝数

第12章单端正激变换器的设计

12.1概述

12.2工作原理

12.2.1电感的最小值与最大值

12.2.2多路输出

12.2.3能量再生线圈P2的工作原理

12.2.4单端正激变换器同步整流

12.2.5正激变换器的优缺点

12.3变压器设计方法

12.3.1方法一

12.3.2方法二

第13章双晶体管正激变换器的设计

13.1概述

13.1.1线路组成

13.1.2工作原理

13.1.3电容C的作用

13.2双晶体管正激变换器变压器设计

13.3正激变换器的闭环控制及参数计算

13.3.1UPC1099的极限使用值和主要电性能

13.3.2UPC1099的应用

第14章半桥变换器的设计

14.1半桥变换器的工作原理

14.2偏磁现象及其防止方法

14.2.1偏磁的可能性

14.2.2串联耦合电容改善偏磁性能

14.2.3串联耦合电容的选择

14.2.4阶梯式趋向饱和的可能性及其防止

14.2.5直通的可能性及其防止

14.3软启动及双倍磁通效应

14.3.1双倍磁通效应

14.3.2软启动线路

14.4变压器设计

14.5控制电路

第15章桥式变换器的设计

15.1概述

15.2工作原理

15.2.1概述

15.2.2工作过程

15.2.3缓冲器的组成及作用

15.2.4瞬变时的双倍磁通效应

15.3变压器设计方法

15.3.1设计步骤及举例

15.3.2几个问题

第16章双驱动变压器推挽变换器的设计

16.1概述

16.1.1线路结构

16.1.2工作原理

16.1.3各点波形

16.2开关功率管的缓冲环节

16.3推挽变换器中变压器的设计

第17章H7C1为材质PQ磁心高频变压器的设计

17.1损耗及设计原则简介

17.1.1设计原则

17.1.2满足设计原则的条件

17.2表格曲线化的设计方法

17.2.1表17.1的形成与说明

17.2.2扩大表17.1的使用范围

第18章电子镇流器的设计

18.1概述

18.1.1荧光灯

18.1.2荧光灯的结构及伏安特性

18.1.3高频电子镇流器的基本结构

18.2半桥串联谐振式电子镇流器

18.3带有源、无源功率因数电路的电子镇流器

18.3.1有源功率因数校正电子镇流器

18.3.2无源功率因数校正电子镇流器

第19章开关电源设计与制作的常见问题

19.1干扰与绝缘

19.1.1干扰问题及标准

19.1.2隔离与绝缘

19.2效率与功率因数

19.2.1高效率与高功率密度

19.2.2高功率因数

19.3智能化与高可靠性

19.4高频电流效应与扁平变压器设计

19.4.1趋肤效应和邻近效应的产生

19.4.2扁平变压器的设计

第3篇软开关-PWM变换器

第20章软开关功率变换技术

20.1硬开关技术与开关损耗

20.2高频化与软开关技术

20.3零电流开关和零电压开关

20.4谐振变换器

20.5准谐振变换器

20.6多谐振变换器概述

第21章ZCS-PWM和ZVS-PWM变换技术

21.1ＺCS-PWM变换器

21.1.1工作原理

21.1.2运行模式分析

21.1.3分析

21.1.4ZCS-PWM变换器的优缺点

21.2ZVS-PWM变换器

21.2.1工作原理

21.2.2运行模式分析

21.2.3分析

21.2.4ZVS-PWM变换器的优缺点

第22章零转换-ＰＷＭ软开关变换技术

22.1零转换-PWM变换器

22.2ZCT-PWM变换器

22.2.1工作原理

22.2.2运行模式分析

22.2.3ZCT-PWM变换器的优缺点

22.2.4数例分析

22.3三端ZCT-PWM开关电路

22.4ZVT-PWM变换器

22.4.1工作原理

22.4.2运行模式分析

22.4.3ZVT-PWM变换器的优缺点

22.4.4应用举例

22.4.5三端零电压开关电路

22.4.6双管正激ZVT-PWM变换器

第23章移相控制全桥ZVS-ＰＷＭ变换器

23.1DC-ＤＣFBZVS-ＰＷＭDC-ＤＣ变换器的工作原理

23.2PSCFBZVS-PWM变换器运行模式分析

23.3PSCFBZVS-ＰＷＭ变换器几个问题的分析

23.3.1占空比分析

23.3.2PSCFBZVS-ＰＷＭ变换器两桥臂开关管的ZVS条件分析

23.4PSCFBZCZVS-ＰＷＭ变换器

第24章有源钳位软开关PWM变换技术

24.1概述

24.2有源钳位电路

24.3有源钳位ZVS-ＰＷＭ正激变换器稳态运行分析

24.4有源钳位并联交错输出的反激变换器

24.5有源钳位反激-正激变换器

第4篇开关电源的计算机辅助分析与设计

第25章开关电源的计算机仿真

25.1电力电子电路的计算机仿真技术

25.1.1计算机仿真技术

25.1.2电路仿真分析（建模）方法

25.1.3SPICE和PSPICE仿真程序

25.2用SPICE和PSPICE通用电路模拟程序仿真开关电源

25.2.1概述

25.2.2功率半导体开关管的SPICE仿真模型

25.2.3控制电路的SPICE仿真模型

25.2.4正激PWM开关电源的SPICE仿真

25.2.5推挽式PWM开关电源的PSPICE仿真及补偿网络参数优化选择

25.3离散时域法仿真

25.3.1概述

25.3.2数值法求解分段线性网络的状态方程

25.3.3求解网络拓扑的转换时刻（边界条件）

25.3.4非线性差分方程（大信号模型）

25.3.5小信号模型

25.3.6程序框图

25.3.7仿真计算举例

第26章开关电源的最优设计

26.1概述

26.1.1可行设计

26.1.2最优设计

26.1.3开关电源的主要性能指标

26.2工程最优化的基本概念

26.2.1优化设计模型

26.2.2设计变量

26.2.3目标函数

26.2.4约束

26.2.5优化数学模型的一般形式

26.2.6工程优化设计的特点

26.3应用最优化方法的几个问题

26.3.1最优解的性质

26.3.2初始点的选择

26.3.3收敛数据

26.3.4变量尺度的统一

26.3.5约束值尺度的统一

26.3.6多目标优化问题

26.4DC-ＤＣ桥式开关变换器的最优设计

26.4.1DC-ＤＣ半桥式PWM开关变换器主要电路的优化设计

26.4.2开关、整流滤波电路的优化设计数学模型

26.4.3变压器的优化设计数学模型

26.4.4半桥PWM开关变换器优化设计的实现

26.4.55V/500W输出DＣ-DC半桥PWM开关变换器优化设计举例

26.4.6DC-DC全桥ZVS-ＰＷＭ变换器主电路的优化设计

26.5单端反激PWM开关变换器的优化设计

26.5.1数学模型概述

26.5.2多路输出等效为一路输出的方法

26.5.3优化设计举例

26.6PWM开关电源控制电路补偿网络的优化设计

26.6.1概述

26.6.2开关电源瞬态响应特性简介

26.6.3开关变换器的频域特性

26.6.4PWM开关变换器小信号模型

26.6.5瞬态优化设计数学模型

26.6.6计算举例

26.7DC-DC全桥移相式ZVS-PWM开关电源补偿网络的最优设计

26.7.1主电路及电压、电流波形

26.7.2FBZVS-PWM变换器小信号模型

26.7.3FBZVS-ＰＷＭ变换器主电路传递函数及频率特性

26.7.4FBZVS-PWM开关电源补偿网络最优设计模型

26.7.5典型设计举例

参考文献