高頻功率開關(guān)變換技術(shù)

序

前言

第1章 電力電子技術(shù)的發(fā)展和展望

1.1 電力電子技術(shù)40年進(jìn)展的標(biāo)志

1.2 分布式電源結(jié)構(gòu)

1.3 高頻磁性元件和磁技術(shù)

第2章 DC-DC PWM變換器的電路拓?fù)?

2.1 DC-DC PWM變換器的組成和基本原理

2.2 DC-DC PWM變換器的基本電路

2.3 開關(guān)變換器的等效電路

2.4 開關(guān)變換器的對偶

2.5 隔離式DC-DC PWM變換器

第3章 開關(guān)電源的吸收電路

3.1 吸收電路的作用

3.2 吸收電路的類型

3.3 關(guān)斷吸收電路

3.4 開通吸收電路

3.5 組合吸收電路

3.6 LCD吸收電路

第4章 高頻軟開關(guān)變換器

4.1 諧振變換器

4.2 有源鉗位軟開關(guān)變換技術(shù)

4.3 ZS-PWM變換器

4.4 ZT-PWM變換器

4.5 移相控制全橋ZVS-PWM變換器

4.6 PS FB混合ZCZVS-PWM變換器

4.7 廣義軟開關(guān)PWM變換器

第5章 同步整流技術(shù)

5.1 肖特基整流管的損耗分析

5.2 同步整流的工作原理和特性

5.3 同步整流的驅(qū)動方式

5.4 SR-Buck變換器

5.5 SR-正激變換器

5.6 SR-反激變換器

第6章 開關(guān)型功率變換器的控制

6.1 電壓型控制

6.2 電流型控制

6.3 電荷控制

6.4 單周控制

6.5 前饋控制

6.6 數(shù)字控制（離散控制）

6.7 控制、驅(qū)動回路中的隔離方法

第7章 有源功率因數(shù)校正技術(shù)

7.1 功率因數(shù)和功率因數(shù)校正

7.2 單相Boost PFC變換器

7.3 APFC的控制方法

7.4 單相反激PFC變換器

7.5 單級單開關(guān)PFC變換器

7.6 三相PFC變換器

第8章 電壓調(diào)整器模塊

8.1 VRM的性能要求

8.2 低輸入電壓的VRM

8.3 高電壓輸入的VRM

8.4 元件和線路的寄生參數(shù)對VRM瞬態(tài)特性的影響

第9章 高頻開關(guān)變換器中的磁性元件

9.1 高頻磁心的特性和參數(shù)

9.2 磁性材料和磁心結(jié)構(gòu)

9.3 電感

9.4 變壓器

9.5 直流脈沖電流互感器

9.6 高頻磁放大器式輸出電壓調(diào)節(jié)器

第10章 DC-DC變換器并聯(lián)系統(tǒng)的均流技術(shù)

10.1 開關(guān)變換器的關(guān)聯(lián)

10.2 下垂法

10.3 主從均流法

10.4 自動均流法

10.5 熱應(yīng)力自動均流法

10.6 民主均流法

第11章 開關(guān)功率變換器的瞬態(tài)建模分析

第12章 開關(guān)調(diào)節(jié)器系統(tǒng)的頻域分析與綜合

第13章 電力電子集成技術(shù)和集成電力電子模塊

第14章 開關(guān)電源中的電磁干擾問題

參考文獻(xiàn)2100433B

本書著重論述高頻功率開關(guān)變換技術(shù)的基本原理和分析方法，如開關(guān)變換器的基本電路拓外、等效和對偶，吸收電路和軟開關(guān)技術(shù)，高頻磁性元件的原理及應(yīng)用；介紹高頻開關(guān)變換技術(shù)的最新發(fā)展，如同步整流、電壓調(diào)整器模塊、磁-后置式調(diào)節(jié)技術(shù)、有源功率因數(shù)校正和集成電力電子技術(shù)等；分析高頻開關(guān)變換系統(tǒng)的最新發(fā)展，如同步整流、電壓調(diào)整器模塊、磁-后置式調(diào)節(jié)技術(shù)、有源功率因數(shù)校正和集成電力電子技術(shù)等；分析高頻開關(guān)變換系統(tǒng)的控制方式、瞬態(tài)建模分析和系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)方法；還涉及開關(guān)電源的電磁秉性問題。作者力圖在本書內(nèi)反映高頻功率開關(guān)變換技術(shù)的最新發(fā)展，同時又兼顧高層次科研開發(fā)常用的開關(guān)變換器及其系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)方法。本書可作為電力電子領(lǐng)域的研發(fā)和工程技術(shù)人員的參考用書，也可作為大學(xué)自動化、電機(jī)與電器、電力電子與電力傳動等專業(yè)的教師和研究生的參考書。

《高頻開關(guān)變換技術(shù)教程》系統(tǒng)地論述了基本高頻開關(guān)功率變換器的工作原理、理論計(jì)算過程、各種實(shí)際應(yīng)用及設(shè)計(jì)方法，讓讀者能夠掌握基本的高頻開關(guān)功率變換器的設(shè)計(jì)與計(jì)算。在此基礎(chǔ)上，《高頻開關(guān)變換技術(shù)教程》還系統(tǒng)地論述了高頻軟開關(guān)技術(shù)的工作原理、理論計(jì)算和實(shí)際工程應(yīng)用的設(shè)計(jì)方法。《高頻開關(guān)變換技術(shù)教程》還論述了反饋控制、小信號分析方面的內(nèi)容，從而讓讀者能在實(shí)際工程應(yīng)用中掌握小信號、反饋控制的測量、分析和校正方面的技術(shù)。作為一本工程技術(shù)人員的參考書，《高頻開關(guān)變換技術(shù)教程》還給出了磁性元件、PWM控制芯片等的一些參考圖表、數(shù)據(jù)，供讀者設(shè)計(jì)高頻開關(guān)功率變換器時參考?！陡哳l開關(guān)變換技術(shù)教程》可供電子、信息、通信、儀表專業(yè)本科、?？茖W(xué)生使用，也可以作為電子工程技術(shù)人員的設(shè)計(jì)參考用書。

本書對軟開關(guān)功率變換技術(shù)進(jìn)行了較全面詳細(xì)的討論，闡述了軟開關(guān)功率變換器發(fā)展過程中各階段典型電路拓?fù)涞墓ぷ髟?，并對其工作過程作了詳細(xì)的理論分析和討論。本書內(nèi)容包括:準(zhǔn)諧振、多諧振DC-DC變換電路;準(zhǔn)諧振PWM DC-DC變換電路;零轉(zhuǎn)換PWM DC-DC變換電路;軟開關(guān)正激與反激式DC-DC變換電路，軟開關(guān)全橋DC-DC變換電路;各種直流環(huán)節(jié)諧振型逆變電路;各種極諧振型逆變電路等。本書對軟開關(guān)功

第一章 基本開關(guān)型變換器主電路拓?fù)?

第一節(jié) Buck變換器4

一、工作原理4

二、電路各點(diǎn)的波形5

三、主要概念與關(guān)系式5

四、穩(wěn)態(tài)特性與元器件參數(shù)的量化10

第二節(jié) Boost變換器13

一、工作原理13

二、電路各點(diǎn)的波形14

三、主要概念與關(guān)系式15

四、穩(wěn)態(tài)特性分析18

五、起動過程特性分析20

第三節(jié) Buck"para" label-module="para">

一、工作原理20

二、電路各點(diǎn)的波形21

三、主要概念與關(guān)系式22

四、優(yōu)缺點(diǎn)23

五、拓?fù)浞治龇刺栕儞Q器23

第四節(jié) Cuk變換器24

一、電路構(gòu)成24

二、工作原理25

三、電路各點(diǎn)的波形26

四、主要概念與關(guān)系式27

第五節(jié) 四種基本變換器的比較29

第二章 變換器中的功率開關(guān)器件及其驅(qū)動電路32

第一節(jié) 開關(guān)功率器件32

一、IGFET和IGBT的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電機(jī)理32

二、IGBT與IGFET的不同33

第二節(jié) IGFET和IGBT的靜特性34

一、輸出電壓34

二、IGFET和IGBT作為硬開關(guān)時的開關(guān)特性34

第三節(jié) 作為開關(guān)使用的二極管36

一、二極管的轉(zhuǎn)態(tài)限制了工作頻率fs的提高36

二、寄生二極管的作用36

三、幾種二極管的比較36

第四節(jié) 功率模塊37

一、結(jié)構(gòu)37

二、功率模塊的可應(yīng)用性指標(biāo)38

三、模塊的類型38

第五節(jié) 開關(guān)功率器件的驅(qū)動39

一、直接驅(qū)動法39

二、隔離驅(qū)動法39

三、專用芯片高頻脈沖調(diào)制驅(qū)動法40

第三章 高頻開關(guān)變換技術(shù)中的磁性元件設(shè)計(jì)41

第一節(jié) 磁性材料的基本特性41

一、磁性材料的基本參數(shù)41

二、磁心的結(jié)構(gòu)43

三、基本電磁感應(yīng)定律44

四、高頻磁性元件的損耗44

第二節(jié) 高頻變壓器的設(shè)計(jì)方法48

一、變壓器尺寸的確定49

二、變壓器的最優(yōu)效率50

三、磁感應(yīng)強(qiáng)度擺幅的選擇50

四、變壓器一次繞組匝數(shù)的計(jì)算52

五、變壓器二次繞組匝數(shù)的計(jì)算52

六、繞組導(dǎo)線的選擇53

七、繞組的排列結(jié)構(gòu)53

八、安全性能要求對變壓器的影響55

九、漏感對變壓器性能的影響55

第三節(jié) 電感的設(shè)計(jì)方法56

一、電感器的設(shè)計(jì)方法57

二、扼流圈的設(shè)計(jì)方法58

第四節(jié) 共模電感的設(shè)計(jì)62

第五節(jié) 新型磁性材料63

一、鐵鎳合金63

二、鐵鋁合金64

三、非晶態(tài)合金64

四、微晶合金64

五、粉心材料65

第四章 輸入與輸出隔離的各種變換器結(jié)構(gòu)66

第一節(jié) 變換器供電電源66

一、概念66

二、VS的整流、濾波電路元器件計(jì)算66

第二節(jié) 反激變換器69

一、工作原理69

二、變壓器的工作特點(diǎn)與設(shè)計(jì)分析72

三、雙管反激變換器73

第三節(jié) 正激變換器73

一、正激變換器電路組成、工作原理和波形74

二、正激變換器的變壓器帶來的問題74

三、技術(shù)措施74

四、基本關(guān)系式76

第四節(jié) 半橋變換器原理與設(shè)計(jì)78

一、半橋變換器的工作原理78

二、半橋變換器的優(yōu)缺點(diǎn)81

三、半橋變換器變壓器的設(shè)計(jì)83

第五章 高頻開關(guān)變換器的軟開關(guān)技術(shù)85

第一節(jié) 高頻開關(guān)變換器的損耗85

第二節(jié) 零電流、零電壓開關(guān)86

第三節(jié) 反激變換器的諧振軟開關(guān)86

第四節(jié) Boost變換器諧振軟開關(guān)88

第五節(jié) 半橋諧振開關(guān)變換器91

一、RLC串聯(lián)諧振基本知識91

二、半橋LLC串聯(lián)諧振變換器95

第六節(jié) 有源鉗位軟開關(guān)技術(shù)107

第七節(jié) 全橋移相軟開關(guān)技術(shù)111

一、電路原理和各工作模態(tài)分析111

二、全橋移相電路零電壓開關(guān)形成條件114

三、二次側(cè)占空比丟失現(xiàn)象114

第六章 有源功率因數(shù)、同步整流、變換器并聯(lián)技術(shù)116

第一節(jié) 有源功率因數(shù)校正116

一、Boost變換器有源功率因數(shù)校正原理117

二、Boost變換器有源功率校正的電流狀態(tài)118

三、APFC的控制方式119

四、平均電流控制的APFC電路121

五、單周控制的APFC電路122

第二節(jié) 同步整流技術(shù)124

一、同步整流原理125

二、自驅(qū)動同步整流技術(shù)126

三、輔助繞組驅(qū)動同步整流技術(shù)126

四、有源鉗位同步整流技術(shù)127

五、電壓外驅(qū)動同步整流技術(shù)128

六、應(yīng)用諧振技術(shù)的軟開關(guān)同步整流技術(shù)129

七、正激有源鉗位電路的外驅(qū)動軟開關(guān)同步整流技術(shù)129

第三節(jié) 高頻開關(guān)變換器的并聯(lián)均流130

一、輸出阻抗法并聯(lián)均流技術(shù)131

二、主/從控制法132

三、平均電流自動均流技術(shù)133

四、最大電流法自動均流技術(shù)134

五、熱應(yīng)力自動均流技術(shù)134

第七章 開關(guān)電源的閉環(huán)控制136

第一節(jié) 開關(guān)電源系統(tǒng)的隔離技術(shù)136

第二節(jié) PWM開關(guān)電源的集成電路芯片137

一、SG3524電壓控制型芯片138

二、UC3846/3842電流控制型芯片140

第三節(jié) 集成控制芯片的發(fā)展142

一、專用芯片在特定的拓?fù)渲械膽?yīng)用142

二、重視實(shí)用技術(shù)的使用142

三、數(shù)字控制143

第四節(jié) 狀態(tài)空間平均法的動態(tài)理論和參數(shù)143

開關(guān)變換器小信號分析143

第五節(jié) 伯德圖的測量設(shè)備及測量方法153

一、開環(huán)系統(tǒng)直接注入法153

二、幾赫茲以上的開環(huán)伯德圖測量法154

三、用差分方法確定補(bǔ)償特性曲線154

第六節(jié) 誤差放大器反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的確定155

第八章 高頻開關(guān)變換器的保護(hù)電路158

第一節(jié) 輸入浪涌電壓158

一、輸入浪涌電壓的形成及形式158

二、輸入浪涌電壓抑制元器件159

三、抑制輸入浪涌電壓的方法162

第二節(jié) 輸入浪涌電流163

一、輸入浪涌電流的產(chǎn)生163

二、輸入浪涌電流的抑制方法165

第三節(jié) 輸入過電壓、過電流的保護(hù)167

第四節(jié) 輸出過電壓、過電流的保護(hù)167

第五節(jié) 開關(guān)變換器的過熱保護(hù)168

第六節(jié) 開關(guān)變換器電磁干擾的防護(hù)169

一、開關(guān)變換器電磁干擾的產(chǎn)生和測定169

二、開關(guān)變換器傳導(dǎo)噪聲的抑制170

三、開關(guān)變換器輻射噪聲的抑制173

參考文獻(xiàn)175 2100433B