開關電源設計與應用

前言

所謂高頻開關電源，廣義地說，凡是利用功率半導體器件作為開關，將一種電源形態(tài)變成另一種電源形態(tài)的主電路都叫做開關變換器電路，利用高頻脈寬調制(PWM)技術或高頻脈沖頻率調制(PFM)技術，在轉變時通過對開關變換器的自動閉環(huán)控制來穩(wěn)定輸出電壓，并具有保護與顯示環(huán)節(jié)的，則稱為高頻開關電源。

自從20世紀70年代，用高頻開關電源取代線性調節(jié)器式電源以來，高頻開關電源得到了很大的發(fā)展。40多年來，高頻開關電源的技術進步和發(fā)展歷程有三大標志:①功率半導體開關器件用功率場效應晶體管(MOSFET)和絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)取代了70年代使用的普通功率晶體管;②高頻化PWM與PFM控制技術的應用和軟開關技術的應用;③開關電源系統(tǒng)集成技術的應用?，F代的高頻開關電源技術是發(fā)展最快、應用最廣泛的一種電力電子電源技術?？梢哉f，凡是用電的電子設備沒有不用開關電源的，如家用電器中的電視機、個人計算機、音響設備、日光燈鎮(zhèn)流器、醫(yī)院的醫(yī)療設備、通信電源、航空航天電源、UPS電源、變頻器電源、交流電動機的變頻調速電源、便攜式電子設備的電源等，都要使用高頻開關電源。它的應用面之廣、應用數量之大是任何電力電子電源都無法比擬的。由于高頻開關電源的應用面最廣、應用的數量多，因而從事高頻開關電源研發(fā)的工程科技人員也是最多的。由于讀者面廣，所以有關高頻開關電源的科技圖書也出版得較多。但根據讀者的反映，能夠全面系統(tǒng)地介紹現代高頻開關電源技術與設計應用的書卻不多，特別是能反映近幾年高頻開關電源最新技術的書籍更少。電子工業(yè)出版社根據讀者要求，準備出版一部能夠全面系統(tǒng)地反映現代高頻開關電源最新技術成就，而且又便于實際設計應用的書，并把這個任務委托給我來完成。我查閱了2000年以來在《電源技術應用》、《電源世界》、中國電源學會全國電源技術年會論文集，以及各出版社出版的有關開關電源的書籍，取其精華編輯成此書。其中，反映了對高頻開關電源理論作出貢獻的蔡宣三教授、張占松教授、黃濟青教授、阮新波教授等人的成就，在此說明并深表感謝!

本書特點:①全面系統(tǒng)地介紹了現代高頻開關電源的最新技術成就，如軟開關技術、同步整流技術、有源功率因數校正技術、并聯系統(tǒng)的均流技術與熱插拔技術、瞬態(tài)建模分析、頻域分析與綜合、最優(yōu)設計與仿真等;②實用性強，根據本書的內容，可以對各種不同要求、不同類型的高頻開關電源進行研發(fā)設計。書中介紹了各種不同類型高頻開關電源的設計方法與制作工藝，其中包括可行設計、仿真設計和最優(yōu)設計。特別是對高頻開關變壓器與電感器的設計及繞制，書中分別介紹了兩種設計方法及實際設計計算實例，以及平面變壓器的設計等。

本書共有16章。

第1章引論，介紹了高頻開關電源的誕生、結構和定義，高頻化的進程與發(fā)展趨勢。

第2章介紹了PWM DC/DC變換器，包括PWM DC/DC變換器的基本電路類型及其等效電路，各基本電路之間的對偶關系、演化與級聯。

第3章介紹了PWM DC/DC變換器的原理及基本電量關系，連續(xù)工作模式與斷續(xù)工作模式，正激與反激、半橋與全橋、隔離式與非隔離式等。

第4章介紹了高頻開關變換器的吸收電路與軟開關技術，如ZVS與ZCS等。

第5章介紹了有源鉗位技術與移相控制ZVS PWM變換器。

第6章介紹了高頻開關變換器中的磁性元件，包括變壓器、直流脈沖互感器與電感器的原理、功能與設計及繞制方法。

第7章介紹了高頻開關變換器的輸出同步整流技術。

第8章介紹了有源功率因數校正技術及PFC整流器的SPWM節(jié)能控制。

第9章介紹了高頻開關變換器的控制電路與驅動電路。

第10章介紹了開關電源設計中的兩項新技術、智能開關與低輸入電壓或高輸入電壓的VRM。

第11章介紹了高頻開關電源并聯的均流技術與熱插拔控制芯片ISL6140。

第12章介紹了開關電源的瞬態(tài)建模與分析。

第13章介紹了開關電源的頻域分析與綜合。

第14章介紹了開關電源的EMC設計、可靠性設計、熱設計和最優(yōu)設計與仿真的方法。

第15章介紹了開關電源的可行設計、最優(yōu)設計和仿真設計的實際應用舉例、與開關電源的封裝設計。

第16章介紹了電子鎮(zhèn)流器、LED照明驅動器、便攜式電子設備的低壓輸入變換器的原理與設計，并增加了凌特公司變換器的內容。

從以上的內容介紹可知，現代高頻開關電源技術所涉及的內容是十分復雜與廣泛的，它橫跨了三個學科:微電子學的智能化專用集成電路芯片、快速高性能的功率半導體開關器件和磁性器件如變壓器、電感器所用磁芯材料及繞制工藝。開關電源已經廣泛地應用在國民經濟和人類生活的各個領域，對開關電源使用的要求越來越嚴格。因而促使開關電源技術的發(fā)展速度越來越快，但是相關圖書的出版總是落后于技術的發(fā)展。此外，不少的文獻資料由于某些原因可能會被遺漏而沒有反映在參考文獻中，已被吸入到書中的內容也可能會有不足和錯誤之處，敬請廣大的讀者批評指正，作者在此表示衷心的感謝!

編著者

第1章引論

1.1線性調節(jié)器式直流穩(wěn)壓電源與開關調節(jié)器式直流穩(wěn)壓電源

1.1.1線性調節(jié)器式直流穩(wěn)壓電源

1.1.2開關調節(jié)器式直流穩(wěn)壓電源

i.2高頻開關電源的誕生、結構和定義

1.2.1高頻開關電源的誕生過程

1.2.2現代高頻開關電源的定義和結構形式

1.3開關電源的分類

1.4對開關電源的要求與發(fā)展方向

1.5高頻化進程、推動發(fā)展的技術與研發(fā)趨勢

1.5.1開關電源高頻化的歷史進程

1.5.2當前推動開關電源發(fā)展的主要技術

1.5.3開關電源技術的研發(fā)趨勢

參考文獻

第2章PWM DC/DC變換器

2.1概述

2.1.1 PWM DC/DC變換器的定義與工作模式

2.1.2 PWM DC/DC變換器的工作原理

2.2 PWM DC/DC變換器電路與對偶

2.2.1 PWM DC/DC變換器的基本電路

2.2.2 PWM DC/DC變換器的等效電路

2.2.3 PWM DC/DC變換器的對偶

2.2.4功率開關器件的對偶

2.3隔離式PWM DC/DC變換器

2.3.1單端隔離式PWM DC/DC變換器

2.3.2正激式PWM DC/DC變換器

2.3.3雙管正激式PWM DC/DC變換器

2.3.4反激式PWM DC/DC變換器

2.3.5雙端隔離式PWM DC/DC變換器

2.3.6 PWM DC/DC推挽變換器

2.3.7 PWM DC/DC半橋變換器和全橋變換器

2.3.8隔離式PWM DC/DC變換器的比較

2.4基本PWM DC/DC變換器的演化與級聯

2.4.1基本PWM DC/DC變換器的演化

2.4.2基本PWM DC/DC變換器的級聯

2.5 PWM DC/DC變換器模塊

2.6 PWM DC/DC變換器所用元件及其特性

2.6.1開關管

2.6.2二極管

2.6.3電感與電容

2.7 PWM DC/DC變換器的功能、組成與它們之間的關系

2.7.1 PWM DC/DC變換器的功能

2.7.2 PWM DC/DC變換器的組成

2.7.3 PWM DC/DC變換器之間的關系

參考文獻

第3章PWM DC/DC變換器的原理

3.1 Buck降壓式PWM DC/DC變換器

3.1.1主電路組成和控制方式

3.1.2電感電流連續(xù)時Buck變換器的工作原理和基本關系

3.1.3電感電流斷續(xù)時Buck變換器的工作原理和基本關系

3.1.4電感電流連續(xù)的邊界

3.1.5 Buck降壓式PWM DC/DC變換器的效率

3.2 Boost升壓式PWM DC/DC變換器

3.2.1主電路組成和控制方式

3.2.2 電感電流連續(xù)時Boost升壓式PWM DC/DC變換器的工作原理和基本關系

3.2.3 電感電流斷續(xù)時Boost升壓式PWM DC/DC變換器的工作原理和基本關系

3.2.4電感電流連續(xù)的邊界

3.3 Buck-Boost升降壓式PWM DC/DC變換器

3.3.1主電路組成和控制方式

3.3.2電流連續(xù)時Buck-Boost升降壓式PWM DC/DC變換器的工作原理和基本關系

3.3.3電流斷續(xù)時Buck-Boost變換器的工作原理和基本關系

3.3.4電感電流連續(xù)的邊界

3.4 Cuk PWM DC/DC變換器

3.4.1主電路組成和控制方式

3.4.2電流連續(xù)時Cuk變換器的工作原理和基本關系

3.4.3電流斷續(xù)時Cuk變換器的工作原理和基本關系

3.4.4兩個電感有耦合的Cuk變換器

3.5 Zeta PWM DC/DC變換器

3.5.I主電路組成和控制方式

……

第4章變換器的吸收電路與軟開關技術

第5章有源鉗位技術與移相控制ZVS PWM變換器

第6章高頻開關變換器中的磁性元件

第7章高頻開關變換器的輸出同步整流技術

第8章有源功率因數校正技術

第9章高頻開關變換器的控制電路與驅動電路

第10章開關電源設計中的兩項新技術

第11章開關變換器并聯系統(tǒng)的均流技術

第12章開關電源的瞬態(tài)建模與分析

第13章開關電源的頻域分析與綜合

第14章開關電源的EMC設計、可靠性設計、熱設計和最優(yōu)設計與仿真

第15章開關電源的設計與仿真舉例及封裝技術

第16章 電子鎮(zhèn)流器LED照明驅動器與便攜式電子設備的低壓輸入電壓變換器

《開關電源設計與應用》適合從事開關電源設計及應用的工程技術人員閱讀參考，也可作為相關專業(yè)本科生和研究生的教材或參考書。

劉鳳君，研究員，中國電源學會理事，哈工大畢業(yè)后到航天部二院206所工作，現已退休，享受國務院特殊津貼。獲航天部一等功一次，獲國家科技成果三等獎4次，四等獎3次。著書10余本，發(fā)表論文280余篇。主要出書方向:電源。

《新型開關電源設計與應用》是由科學出版社出版的。

書 名: 高頻開關電源設計與應用實例

ISBN: 9787115185693

開本: 16開

定價: 49.00 元