开关电源的原理与设计修订版

1、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1.2 DC-D C变换器的基本手段和分类1.3 DC-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1.4 DC-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1.4.2 20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2.1 Buck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2.2 Boost变换器2.2.1线路组

2、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2.3 Buck-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2.4 C，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2.6.1 Buck三电平变换器电路与工作原理2.6.2 Buck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2.6.4 Boost、Buck-Boost C

3、 EDD(-5/5义 EDD)2 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.

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4.3.3 MOSFET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4.4.2 MOSFET的驱动电路4.5绝缘栅双极晶体管4.5.1 IGBT结构与工作原理4.5.2 IGBT的静态工作特性4.5.3 IGBT的动态特性4.5.4 IGBT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保护环节一一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.

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变压器设计方法之一一一面积乘积(AP)法5.3.2变压器设计方法之二一一几何参数(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电感器设计方法之二一一几何参数(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使用对绞线时十扰的抑制5.5.4使用电缆线时十扰的抑制5.6非晶、超微晶(纳米晶)合金软磁材料特性及应用

6、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6.2.1 1524/2524/3524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6.3.1 1525A 与 1524 的差别6.3.2 1525A/1527A 的应用6.4电流控制型脉宽调制器6.4.1 UC1846/UC1847X作原理及方框图6.4.2 1842/2842/3842 8脚脉宽调制器6.5智能功率开关及其应用6.5.1

7、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6.6.2 MAX863芯片的应用6.6.3 MAX624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7.2.5 SR-Buck 变换器7.2.6 SR-正激变换器7.2.7 SR-反激变换器第8章有源功率因数校正器8.1 AC-D C电路的输入电流谐波分量8.1.1谐波电流对电网的危害8.1.2 AC -DC变流电路

8、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THD8.2.1功率因数的定义8.2.2 AC-D C电路输入功率因数与谐波的关系8.3 Boost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8.3.2 Boost有源功率因数校正器(APFC)的主要优缺点8.4 APF C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8.4.5 PFC集成控制电路 UC3854A/B简介8.5反激式功率因数校正器8.5.1 DCM

9、反激功率因数校正电路的原理8.5.2等效输入电阻R e8.5.3平均输出电流和输出功率8.5.4 DCM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

10、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10.10.1 TL431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E KH1D2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

11、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.

12、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P 2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13.3.1 UPC 1099的极限使用值和主要电性能13.3.2 UPC 1099 的应用第14章半桥变换器的设计

13、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申联耦合电容改善偏磁性能14.2.3申联耦合电容的选择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.

14、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半桥申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

15、电子镇流器第19章 开关电源设计与制作的常见问题19.1十扰与绝缘19.1.1十扰问题及标准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21.1 Z CS-PWM 变换器21.1.

16、1工作原理21.1.2运行模式分析21.1.3分析21.1.4 ZCS-PWM变换器的优缺点21.2 ZVS-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21.2.4 ZVS-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22.2 ZCT-PWM 变换器22.2.1工作原理22.2.2运行模式分析22.2.3 ZCT-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22.4 ZVT-PWM 变换器22.4.1工作原理22.4.2运行模式分析22.4.3 ZVT-PWM变换器的优缺点22.4.4应用举

17、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23.1 DC-D C FB ZVS- PWM DC-D C变换器的工作原理23.2 PSC FB ZVS-PWM变换器运行模式分析23.3 PSC FB ZVS-PWM变换器几个问题的分析23.3.1占空比分析23.3.2 PSC FB ZVS-P WM变换器两桥臂开关管的 ZVS条件分析23.4 PSC FB ZCZVS-P WM 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

18、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25.1.3 SPICE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