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-DC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4.1 Buck变换器4.1.1 线路组成4.1.2 工作原理4.1.3 电路各点的波形4.1.4 主要概念与关系式4.1.5 稳态特性的分析4.2 Boost变

2、换器4.2.1 线路组成4.2.2 工作原理4.2.3 电路各点的波形4.2.4 主要概念与关系式4.2.5 稳态特性的分析4.2.6 纹波电压的分析及减少方法4.3 Buck-Boost变换器4.3.1 线路组成4.3.2 工作原理4.3.3 电路各点的波形4.3.4 主要概念与关系式4.3.5 优缺点4.4 Cuk变换器4.4.1 线路组成4.4.2 工作原理4.4.3 电路各点的波形4.4.4 主要概念与关系式4.5 四种基本型变换器的比较4.6 四种基本型三电平变换器4.6.1 Buck三电平变换器电路与工作原理4.6.2 Buck三电平变换器输出电压与输出电流的关系4.6.3 滤波器

3、设计4.6.4 Boost、Buck-BoostCKDD(-5/5"EDD)2uk三电平变换器第3章带变压隔离器的DC-DC变换器拓扑7.1 变压隔离器的理想结构7.2 单端变压隔离器的磁复位技术7.3 自激推挽式变换器的工作原理7.4 能量双向流动的DC-DC变压隔离器7.5 隔离式三电平变换器7.5.1 正激变换器3L线路7.5.2 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10.1 双极型晶体管10.1.1 晶体管的开关过程10.1.2 开关时间的物理意义及减小的方法10.1.3 抗饱和技术10.2 双极型晶体管的基极驱动电路10.2.1 一般基极驱动电路

4、10.2.2 高压双极型晶体管基极驱动电路10.2.3 比例基极驱动电路10.3 功率场效应管10.3.1 功率场效应管的主要参数10.3.2 功率场效应管的静态特性10.3.3 MOSFET的体内二极管10.4 功率场效应管的驱动问题10.4.1 一般要求10.4.2 MOSFET的驱动电路10.5 绝缘栅双极晶体管10.5.1 IGBT结构与工作原理10.5.2 IGBT的静态工作特性10.5.3 IGBT的动态特性10.5.4 IGBT的栅极驱动及其方法10.6 开关元件的安全工作区及其保护10.6.1 双极型晶体管二次击穿原因及对SOA的影响10.6.2 安全工作区(SOA)10.6.

5、3 保护环节一一RC缓冲器第5章磁性元件的特性与计算13.1 概述13.1.1 在开关电源中磁性元件的作用13.1.2 掌握磁性元件对设计的重要意义13.1.3 磁性材料基本特性的描述13.1.4 磁心型号对照表13.2 磁性材料及铁氧体磁性材料13.2.1 磁心磁性能13.2.2 磁心结构13.3 高频变压器设计方法13.3.1 变压器设计方法之一一一面积乘积(AP)法13.3.2 变压器设计方法之二一一几何参数(KG)法13.4 电感器设计方法13.4.1 电感器设计方法之一一一面积乘积(AP)法13.4.2 电感器设计方法之二一一几何参数(KG)法13.4.3 无直流偏压的电感器设计13

6、.5 抑制尖波线圈与差模、共模扼流线圈13.5.1 抑制尖波的电磁线圈13.5.2 差模与共模扼流线圈13.5.3 使用对绞线时干扰的抑制13.5.4 使用电缆线时干扰的抑制13.6 非晶、超微晶(纳米晶)合金软磁材料特性及应用13.6.1 非晶合金软磁材料的特性13.6.2 超微晶合金软磁材料的特性13.6.3 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16.1 开关电源系统的隔离技术16.2 开关电源PWM控制芯片及智能功率开关16.2.1 1524/2524/3524芯片简介16.2.2 芯片的工作过程16.3 适用于功率场效应管控制的IC芯片

7、16.3.1 1525A与1524的差另I16.3.2 1525A/1527A的应用16.4 电流控制型脉宽调制器16.4.1 UC1846/UC1847工作原理及方框图16.4.2 1842/2842/38428脚脉宽调制器16.5 智能功率开关及其应用16.5.1 概述16.5.2 工作原理16.6 便携式设备中电源使用的集成块16.6.1 简介16.6.2 MAX863芯片的应用16.6.3 MAX624芯片的应用及设计方法第7章功率整流管19.1 功率整流二极管19.1.1 功率整流二极管模型19.1.2 功率二极管的主要参数19.1.3 几种快速开关二极管19.2 同步整流技术19.

8、2.1 概述19.2.2 同步整流技术的基本原理19.2.3 同步整流驱动方式19.2.4 同步整流电路19.2.5 SR-Buck变换器19.2.6 SR-正激变换器19.2.7 SR-反激变换器第8章有源功率因数校正器1.1.22 AC-DC电路的输入电流谐波分量1 谐波电流对电网的危害1 AC-DC变流电路输入端功率因数1 对AC-DC电路输入端谐波电流限制1 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1.2.22 功率因数和THD1 功率因数的定义1 AC-DC电路输入功率因数与谐波的关系1.3.22 Boost功率因数校正器（PFC）的工作原理1 功率因数校正的基本

9、原理1 Boost有源功率因数校正器（APFC）的主要优缺点1.4.22 APFC的控制方法1 常用的三种控制方法1 电流峰值控制法1 电流滞环控制法1 平均电流控制法1 PFC集成控制电路UC3854A/B简介1.5.22 反激式功率因数校正器1 DCM反激功率因数校正电路的原理1 等效输入电阻Re1 平均输出电流和输出功率1 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1 概述1 开关电源并联系统常用的均流方法1.27 输出阻抗法1.27 主从设置法1.27 按平均电流值自动均流法1.27 最大电流法自动均流1.27 热应力自动均流法1.27 外加均流控制器均流法第10

10、章开关电源的小信号分析及闭环稳定和校正概述电感电流连续时的状态空间平均法电流连续时的平均等效电路标准化模型电流不连续时标准化模型复杂变换器的模型用小信号法分析有输入滤波器时开关电源的稳定问题开关电源控制原理及稳定问题闭环及开环控制开关电源结构框图稳定判别式波德图绘制常见环节的幅频特性和相频特性快速绘制开环对数特性曲线的方法用开环特性分析系统的动态性能实测波德图的方法及相关设备开环系统直接注入法闭环回路直接注入法测定波德图，确定误差放大器的参数TL431相关测定技术提高稳定性的设计方法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KKH1D2第11章反激变换器的设计概述电磁能量储存与转

11、换工作方式的进一步说明变压器的储能能力反激变换器的同步整流反激式变换器的设计方法举例电源主回路变压器设计设计112W反激变压器设计中的几个问题计算变压器的另一种方法反激变换器的缓冲器设计反激变换器的开关应力跟踪集电极电压钳位环节缓冲器环节工作波形缓冲器参数的确定低损耗缓冲器双晶体管的反激变换器概述工作原理工作特点缓冲器工作频率驱动电路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概述工作原理电感的最小值与最大值多路输出能量再生线圈P2的工作原理单端正激变换器同步整流正激变换器的优缺点变压器设计方法方法一方法二第13章双晶体管正激变换器的设计概述线路组成工作原理电容C的作用双晶体管正激变

12、换器变压器设计正激变换器的闭环控制及参数计算UPC1099的极限使用值和主要电性能UPC1099的应用第14章半桥变换器的设计半桥变换器的工作原理偏磁现象及其防止方法偏磁的可能性串联耦合电容改善偏磁性能串联耦合电容的选择阶梯式趋向饱和的可能性及其防止直通的可能性及其防止软启动及双倍磁通效应双倍磁通效应软启动线路变压器设计控制电路第15章桥式变换器的设计概述工作原理概述工作过程缓冲器的组成及作用瞬变时的双倍磁通效应变压器设计方法设计步骤及举例几个问题第16章双驱动变压器推挽变换器的设计概述线路结构工作原理各点波形开关功率管的缓冲环节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

13、的设计损耗及设计原则简介设计原则满足设计原则的条件表格曲线化的设计方法表17.1的形成与说明扩大表17.1的使用范围第18章电子镇流器的设计概述荧光灯荧光灯的结构及伏安特性高频电子镇流器的基本结构半桥用联谐振式电子镇流器带有源、无源功率因数电路的电子镇流器有源功率因数校正电子镇流器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干扰与绝缘干扰问题及标准隔离与绝缘效率与功率因数高效率与高功率密度高功率因数智能化与高可靠性高频电流效应与扁平变压器设计趋肤效应和邻近效应的产生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硬开关技术与开关损耗高频化与软开关技术零电流

14、开关和零电压开关谐振变换器准谐振变换器多谐振变换器概述第21章ZCS-PWM和ZVS-PWM变换技术ZCS-PWM变换器工作原理运行模式分析分析ZCS-PWM变换器的优缺点ZVS-PWM变换器工作原理运行模式分析分析ZVS-PWM变换器的优缺点第22章零转换-PWM软开关变换技术零转换-PWM变换器ZCT-PWM变换器工作原理运行模式分析ZCT-PWM变换器的优缺点数例分析三端ZCT-PWM开关电路ZVT-PWM变换器工作原理运行模式分析ZVT-PWM变换器的优缺点应用举例三端零电压开关电路双管正激ZVT-PWM变换器第23章移相控制全桥ZVS-PWM变换器DC-DCFBZVS-PWMDC-D

15、C变换器的工作原理PSCFBZVS-PWM变换器运行模式分析PSCFBZVS-PWM变换器几个问题的分析占空比分析PSCFBZVS-PWM变换器两桥臂开关管的ZVS条件分析PSCFBZCZVS-PWM变换器第24章有源钳位软开关PWM变换技术概述有源钳位电路有源钳位ZVS-PWM正激变换器稳态运行分析有源钳位并联交错输出的反激变换器有源钳位反激-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电力电子电路的计算机仿真技术计算机仿真技术电路仿真分析（建模）方法SPICE和PSPICE仿真程序用SPICE和PSPICE通用电路模拟程序仿真开关电源概述功率半导体开关管的SP

16、ICE仿真模型控制电路的SPICE仿真模型正激PWM开关电源的SPICE仿真推挽式PWM开关电源的PSPICE仿真及补偿网络参数优化选择离散时域法仿真概述数值法求解分段线性网络的状态方程求解网络拓扑的转换时刻（边界条件）非线性差分方程（大信号模型）小信号模型程序框图仿真计算举例第26章开关电源的最优设计概述可行设计最优设计开关电源的主要性能指标工程最优化的基本概念优化设计模型设计变量目标函数约束优化数学模型的一般形式工程优化设计的特点应用最优化方法的几个问题最优解的性质初始点的选择收敛数据变量尺度的统一约束值尺度的统一多目标优化问题DC-DC桥式开关变换器的最优设计DC-DC半桥式PWM开关变换器主要电路的优化设计开关、整流滤波电路的优化设计数学模型变压器的优化设计数学模型半桥PWM开关变换器优化设计的实现5V/500W输出DC-DC半桥PWM开关变换器优化设