反激式開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)

本書針對(duì)開關(guān)電源設(shè)計(jì)的入門者、初學(xué)者而撰寫，主要講述了反激式開關(guān)電源原理;主要元器件工作狀態(tài)、選擇依據(jù)及需要注意的問(wèn)題;以UC3842為控制電路的原始設(shè)計(jì)方案;應(yīng)用UC3842的反激式開關(guān)電源基礎(chǔ)調(diào)試詳解;通過(guò)商品電源鍛煉反激式開關(guān)電源的完整調(diào)試;應(yīng)用UC3842設(shè)計(jì)12V/5A反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)詳解;TOPSwitch工作原理與特性分析;應(yīng)用TOPSwitch設(shè)計(jì)實(shí)例詳解等。這些內(nèi)容均為作者原創(chuàng)。本書的讀者主要為電類各專業(yè)以及與開關(guān)電源設(shè)計(jì)相關(guān)的電氣、電子工程師、科研人員、高校學(xué)生和教師。

前言

緒論

第1章 反激式變換器電路原理的分析

1.1 反極性變換器電路的獲得

1.2 反極性電路運(yùn)行原理與電磁能量轉(zhuǎn)換原理

1.2.1 電路運(yùn)行原理與電磁能量轉(zhuǎn)換原理

1.2.2 波形分析

1.3 反激式變換器的定量分析

1.3.1 開關(guān)管與二極管承受的峰值電壓和峰值電流

1.3.2 輸出電壓與電源電壓的定量關(guān)系

1.3.3 輸入旁路電容器的工作狀態(tài)

1.3.4 輸出電容器的工作狀態(tài)

1.4 電感電流斷續(xù)狀態(tài)下的電源電壓與輸出電壓的關(guān)系

第2章 反激式變換器的隔離演化與原理

2.1 反極性變換器的等效變換

2.2 反極性變換器向隔離型的演化

2.2.1 隔離分界點(diǎn)的選擇

2.2.2 電感變?yōu)轳詈想姼?/p>

2.3 變壓器的等效電路

2.4 變壓器漏感的影響

第3章 隔離型反激式變換器工作原理

3.1 隔離型反激式變換器在電感電流斷續(xù)狀態(tài)下的工作原理分析

3.1.1 為什么要工作在電感電流斷續(xù)狀態(tài)

3.1.2 開關(guān)管導(dǎo)通期間的電路狀態(tài)

3.1.3 開關(guān)管關(guān)斷期間的電路狀態(tài)

3.2 隔離型反激式變換器參數(shù)分析

3.2.1 直流母線"濾波"電容器承受的電流

3.2.2 開關(guān)管實(shí)際承受的電壓峰值

3.2.3 開關(guān)管、變壓器一次側(cè)所承受的電流

3.2.4 變壓器二次側(cè)承受的有效值電流

3.2.5 輸出整流器承受的峰值電壓

3.2.6 輸出整流器承受的電流

3.2.7 輸出整流濾波電容器承受的電流

第4章 交流輸入回路的設(shè)計(jì)與選擇

4.1 保護(hù)器件的選擇

4.1.1 熔絲的選擇

4.1.2 壓敏電阻的選擇

4.1.3 浪涌電流抑制電路

4.2 電源濾波器的選擇

4.2.1 電源濾波器原理

4.2.2 共模噪聲的抑制原理

4.3 抑制電源電磁干擾用電容器

4.3.1 抑制電源電磁干擾用電容器的特殊性

4.3.2 抑制電源電磁干擾用電容器的特性

4.4 共模濾波電感的性能與要求

4.5 差模噪聲的抑制

4.6 電源濾波器參數(shù)的工作狀態(tài)分析與參數(shù)選擇

第5章 整流濾波元器件的設(shè)計(jì)與選擇

5.1 整流電路的選擇

5.1.1 選擇哪種整流電路?

5.1.2 選擇哪種濾波方式?

5.1.3 電容輸入式濾波的單相橋式整流電路工作特性

5.2 整流電路的工作狀態(tài)與參數(shù)的選定

5.2.1 選擇整流器的額定電流

5.2.2 按二極管的散熱能力選擇整流器的額定電流

5.2.3 整流器額定電壓的確定

5.2.4 整流器件的確定

5.2.5 整流器件的散熱設(shè)計(jì)

5.3 輸入整流濾波電容器的選擇

5.3.1 單相交流電供電條件下的輸入整流濾波電容器承受的最高電壓

5.3.2 單相交流電供電條件下的輸入整流濾波電容器流過(guò)的有效值電流

5.3.3 來(lái)自反激式變換器的紋波電流

5.3.4 整流濾波電容器需要的最低電容量

5.3.5 整流濾波電容器的真實(shí)選擇

第6章 開關(guān)管的選擇

6.1 主開關(guān)的選擇

6.2 主開關(guān)管的額定電壓的選擇

6.2.1 開關(guān)管的電壓波形

6.2.2 開關(guān)管各電壓部分的分析

6.2.3 尖峰電壓的選擇

6.2.4 電壓裕量

6.2.5 MOSFET的耐壓對(duì)性能參數(shù)的影響

6.2.6 MOSFET的耐壓對(duì)柵極電荷的影響

6.3 開關(guān)管額定電流的選擇

6.3.1 殼溫對(duì)額定電流的影響

6.3.2 高結(jié)溫對(duì)MOSFET導(dǎo)通電阻的影響

6.3.3 開關(guān)管額定電流的選擇

6.4 開關(guān)管封裝的選擇

第7章 箝位電路的選擇

7.1 為什么要用箝位電路

7.2 RCD箝位電路

7.3 箝位電路參數(shù)的選擇

7.3.1 箝位電容的選擇

7.3.2 箝位電路的放電電阻的選擇

7.3.3 箝位電路的阻斷二極管的選擇

7.3.4 RCD箝位電路付出的代價(jià)

7.4 箝位二極管的箝位電路

7.5 繞組式箝位電路

第8章 開關(guān)電源輸出回路元器件的選擇

8.1 輸出整流器的額定電壓

8.2 輸出整流器的額定電流

8.3 輸出濾波電容器的工作狀態(tài)分析

8.4 輸出整流濾波電容器的等效電路

8.5 電容器在高頻整流濾波的作用

8.6 輸出整流濾波電容器需要的電流承受能力

8.7 需要多大的電容量

8.8 正確選擇濾波電容器

8.8.1 電解電容器可以勝任一般的開關(guān)電源輸出整流濾波

8.8.2 聚合物電解電容器具有更好的性能

8.8.3 鉭電解電容器需要分清性能的分類

8.8.4 各類電解電容器濾波效果的分析

8.9 陶瓷貼片電容器

8.9.1 陶瓷電容器的介質(zhì)分類

8.9.2 Ⅰ類陶瓷介質(zhì)電容器的溫度性質(zhì)

8.9.3 Ⅱ類陶瓷介質(zhì)電容器的溫度性質(zhì)

8.9.4 陶瓷電容器的電容量與直流偏置電壓的關(guān)系

8.9.5 陶瓷電容器的阻抗頻率特性

8.9.6 陶瓷貼片電容器對(duì)頻率特性的改善

8.9.7 大電容量疊片陶瓷電容器

8.9.8 陶瓷電容器的可耗散功率

8.10 應(yīng)用高頻低阻鋁電解電容器需要注意的問(wèn)題

8.10.1 電解電容器的選擇

8.10.2 電容量的選擇

8.10.3 最高工作溫度與壽命的選擇

8.10.4 早期失效問(wèn)題的分析

8.10.5 不要奢望溫度折算系數(shù)和頻率折算系數(shù)來(lái)提高電解電容器的工作電流

第9章 反激式開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

9.1 磁性材料的選擇

9.2 磁心外形的選擇

9.3 磁心規(guī)格的選擇

9.4 磁心骨架的選擇

9.5 繞組引出端的設(shè)計(jì)

9.5.1 立式骨架的同名端

9.5.2 臥式骨架的同名端

9.5.3 繞組的繞制方向

9.6 繞組結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

9.6.1 絕緣邊距與漆包線的種類對(duì)變壓器性能的影響

9.6.2 變壓器的繞線方法對(duì)變壓器性能的影響

9.7 變壓器制作工藝簡(jiǎn)介

9.7.1 繞線方式

9.7.2 引線要領(lǐng)

9.7.3 包銅箔

9.7.4 包膠帶

9.7.5 如何將繞組引出端焊接在引腳

9.8 電流斷續(xù)型的變壓器的設(shè)計(jì)

9.8.1 一次側(cè)電流峰值

9.8.2 一次側(cè)匝數(shù)

9.8.3 二次側(cè)匝數(shù)

9.8.4 磁路氣隙

9.8.5 一次側(cè)電流有效值

9.8.6 二次側(cè)電流有效值

9.9 電流連續(xù)型的變壓器設(shè)計(jì)

第10章 UC3842系列芯片的應(yīng)用與分析

10.1 UC3842系列芯片的主要參數(shù)

10.1.1 極限參數(shù)

10.1.2 電源參數(shù)

10.1.3 時(shí)鐘參數(shù)

10.1.4 輸出參數(shù)

10.1.5 誤差放大器參數(shù)

10.1.6 電流檢測(cè)環(huán)節(jié)參數(shù)

10.1.7 UC3842系列芯片中其他型號(hào)的特殊參數(shù)

10.2 UC3842系列芯片的一般特性

10.2.1 峰值電流型控制方式

10.2.2 UC3842的其他特點(diǎn)

10.3 UC3842的工作狀態(tài)分析

10.4 逐周電流控制原理

10.5 定時(shí)電容器的電容量對(duì)輸出脈沖占空比的影響

10.6 UC3842的其他性能

10.6.1 同步的實(shí)現(xiàn)

10.6.2 誤差放大器

第11章 初學(xué)者的第一步:學(xué)習(xí)UC3842的原始設(shè)計(jì)

11.1 最原始的一次側(cè)穩(wěn)壓型反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)

11.2 電路

11.2.1 電路及產(chǎn)生背景

11.2.2 電路性能

11.3 變壓器數(shù)據(jù)的分析

11.3.1 原始數(shù)據(jù)

11.3.2 通過(guò)原始數(shù)據(jù)反推電路的動(dòng)作狀態(tài)

11.4 電路中一些元器件的作用與取值依據(jù)的分析

11.4.1 定時(shí)電容和定時(shí)電阻與開關(guān)頻率的選定

11.4.2 變壓器一次側(cè)電流檢測(cè)電阻的選擇

11.4.3 開關(guān)管的選擇

11.4.4 輸出整流器的選擇

11.4.5 輸出整流濾波電容器的選擇

11.4.6 起動(dòng)電阻

11.4.7 輸入整流器

11.4.8 輸入整流濾波電容器

11.4.9 箝位電路與緩沖電路的選擇

11.4.10 輔助繞組側(cè)的放電電阻和電流檢測(cè)電阻

11.4.11 小結(jié)

第12章 反激式開關(guān)電源的基礎(chǔ)測(cè)試

12.1 UC3842是初學(xué)者設(shè)計(jì)、調(diào)試反激式開關(guān)電源的最好入門級(jí)解決方案

12.2 示波器等測(cè)試設(shè)備的選擇與調(diào)試

12.2.1 需要的測(cè)試設(shè)備

12.2.2 數(shù)字萬(wàn)用表的設(shè)置

12.2.3 示波器的設(shè)置

12.2.4 測(cè)試電源

12.3 測(cè)試芯片的啟動(dòng)電壓和欠電壓關(guān)閉電壓

12.4 測(cè)試UC3842的振蕩器是否起振

12.5 是否有驅(qū)動(dòng)輸出

12.6 變壓器各繞組同名端是否正確

12.7 峰值電流控制是否有效

12.8 輸出電壓反饋是否有效

第13章 商品電源的分析與測(cè)試

13.1 電源概述

13.2 基本功能與元器件的選擇分析

13.2.1 基本功能分析

13.2.2 主要元器件的選擇分析

13.3 電路布線特點(diǎn)

13.4 測(cè)試

13.4.1 測(cè)試條件及測(cè)試儀器

13.4.2 最低啟動(dòng)電壓

13.4.3 最低輸入電壓下效率

13.4.4 AC 220V輸入電壓

13.4.5 最高輸入電壓

13.5 總結(jié)

第14章 應(yīng)用UC3842控制的12V/5A反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)

14.1 12V5A開關(guān)電源技術(shù)條件

14.1.1 輸入特性

14.1.2 輸出特性

14.1.3 環(huán)境條件 反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試

14.2 電路原理圖的設(shè)計(jì)

14.2.1 主要電路環(huán)節(jié)

14.2.2 電路原理圖

14.3 元器件的選擇

14.3.1 交流輸入部分

14.3.2 整流濾波部分

14.3.3 主回路部分(不包括變壓器設(shè)計(jì))

14.3.4 控制回路部分

14.3.5 箝位電路設(shè)計(jì)

14.3.6 元器件清單

14.3.7 變壓器設(shè)計(jì)

14.4 熱設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

14.5 電路板圖的基本設(shè)計(jì)規(guī)則

第15章 應(yīng)用TOP Switch系列芯片設(shè)計(jì)反激式開關(guān)電源

15.1 TOP Switch系列芯片的基本原理

15.1.1 TOP Switch的主要參數(shù)

15.1.2 開關(guān)管導(dǎo)通與關(guān)斷的條件

15.1.3 上電啟動(dòng)

15.1.4 熱關(guān)閉

15.1.5 最大占空比

15.2 PWM環(huán)節(jié)

15.2.1 時(shí)鐘對(duì)觸發(fā)器2輸出置位脈沖

15.2.2 維持觸發(fā)器2的R端低電平的條件

15.2.3 并聯(lián)式穩(wěn)壓器/誤差放大器

15.2.4 PWM比較器

15.2.5 開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)的過(guò)電流檢測(cè)

15.2.6 前沿消隱

15.3 TOP SwitchII系列芯片的特點(diǎn)

15.3.1 優(yōu)點(diǎn)

15.3.2 缺點(diǎn)

15.3.3 參數(shù)的不實(shí)

15.4 TOP Switch- GX系列芯片的特點(diǎn)與應(yīng)用

15.4.1 TOP Switch- GX系列的軟啟動(dòng)功能

15.4.2 外設(shè)電流限制功能

15.4.3 POWER Int的數(shù)據(jù)表給出的輸出功率

15.4.4 實(shí)際輸出功率問(wèn)題分析

15.4.5 頻率抖動(dòng)與電磁干擾的減小

15.4.6 半頻與輕載跳周期

15.4.7 過(guò)電壓與欠電壓關(guān)閉

15.4.8 關(guān)于TOP Switch特點(diǎn)的總結(jié)

15.4.9 不要迷信TOP Switch的指標(biāo)

15.4.10 關(guān)于TOP Switch- GX的另類話題，正激式開關(guān)電源的可能性

15.5 極寬輸入電壓范圍的開關(guān)穩(wěn)壓電源

15.5.1 問(wèn)題的提出

15.5.2 解決方案1

15.5.3 解決方案2

15.5.4 更寬的輸入電壓范圍的單管變換器設(shè)計(jì)

參考文獻(xiàn)