开关电源设计与优化
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作者(美)Sanjaya Maniktala著
出版社电子工业出版社
ISBN9787121478215
出版时间2024-05
装帧平装
开本其他
定价199元
货号16243235
上书时间2024-11-08
商品详情
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目录
目 录 第1章 稳压器的基准 1 第1部分 概述 1 平衡性设计 1 创造性经验 2 静态和动态调节 3 第2部分 认知电压基准 5 一般电压基准 5 带隙基准 7 更好地理解BJT（PTAT和CTAT） 7 带隙基准原理 14 第3部分 分压器的设计 24 输出误差来源：分压器输入偏置电流 24 输出误差来源：分压电阻公差 27 输出误差来源：商用电阻值 28 分压器：由误差放大器的类型带来的 31 分压器：正确的PCB布局 33 第2章 DC-DC变换器：拓扑及组态 35 第1部分 开关电源变换器原理介绍 35 注意隐藏的细节 35 什么是“地”? 35 三种基本开关拓扑 37 为什么可以升压/降压？ 37 电流纹波率 40 输入、输出电流平均值 44 三种拓扑的能量关系 44 变换器中的损耗关系 48 非理想情况的占空比方程 51 电源变换器的功率缩放比例指南 54 第2部分 基本波形分析与应力计算 55 分段线性波形的一般分析方法 55 其他类型波形的有效值与平均值 60 电容的电流波形 60 宽输入电压与设计切入点 63 r如何随输入电压和负载变化 65 电容有效值如何随输入电压和负载变化 66 应力曲线图 66 边界（临界）导电 68 使用太大的电感（小r） 69 平顶近似 70 第3部分 拓扑形态学 72 简介 72 N型与P型开关管 72 LSD单元 72 开关稳压器拓扑的组态 74 开关IC的基本类型 76 反激、Buck-Boost和Boost变换器IC的比较 77 电感选择的标准 79 Buck和Buck-Boost（类型1和类型2）IC的其他可能的应用 80 实际例子 82 差分电压采样 87 一些拓扑的细微差别 88 第3章 现代变换器、复合拓扑和相关技术 90 第1部分 基本拓扑 90 同步DC-DC变换器 90 同步Buck工作模式 91 FAN5340 93 另一种可能直通的情况：CdV/dt引起的导通 94 Buck中的升压和Boost中的降压 94 Buck变换器的并联和交错 99 第2部分 复合拓扑 103 第4章 不连续导电模式的理解与应用 109 引言 109 如何计算DCM占空比方程 113 相关文献中DCM的处理 114 基于r很优设置的DCM简化方法 116 列表DCM的应力方程 116 绘制从CCM至DCM的关键应力 117 Buck-Boost的临界输入电压 121 通用输入反激变换器的研究 123 通用输入反激变换器的过载裕量 126 Buck的CCM与DCM闭式方程的比较 127 Buck、Boost与Buck-Boost的DCM闭式方程 128 第5章 AC-DC功率变换的综合前级设计 130 第1部分 无功率因数校正的前级电路 130 反激变换器及闭式方程 130 不同“电容量/瓦”的下垂曲线 133 不同的UVLO？ 133 正常工作时闭式方程迭代的切入点 134 通用输入单端正激变换器（无功率因数校正） 136 编制的设计表 139 保持时间与电容器电流有效值要求的典型最小电容值（数值例子） 141 电容器电流有效值估算（高频分量） 142 带有无频率相关ESR的输入电容器的总电流有效值 143 带有频率相关ESR的输入电容器的总电流有效值 144 EMI滤波器的效率 145 小功率正激变换器？ 145 第2部分 带有功率因数校正的前级电路 146 PFC Boost的瞬时占空比 150 PFC Boost级电路保持时间的考虑 151 同步与反相同步技术 152 宽输入范围的反相同步 153 高频与低频有效值的计算 155 大电容的低频分量有效值的快速估算 156 大电容的高频分量有效值的快速估算 156 电容器选型与比较的数值表 156 PFC扼流圈的设计与PFC设计的表格 157 PFC实际设计的一些细节 160 第6章 AC-DC应用的拓扑：简介 163 引言 163 第1部分 （简单的）正激变换器 163 推挽（Push-Pull）的磁通平衡 169 半桥的磁通阶梯效应 169 第2部分 （复杂的）反激变换器 170 集成功率（IP）开关 171 反激变换器的等效Buck-Boost模型 171 多路输出反激变换器的处理 177 一次侧漏电感问题 178 二次侧漏电感问题 180 反激变换器优化及深入分析 182 RCD钳位 185 损耗估算（图形法） 189 注意正确计算开关管和采样电阻的损耗 191 使用600V开关管的实际反激变换器的设计 193 较高的VOR如何影响输出二极管额定值 193 脉冲跳跃和假负载 194 高输入电压时的过载保护（前馈） 196 第7章 功率变换中的磁学综述 198 基本的磁学概念和定义（MKS单位） 198 电-磁类比 200 电感方程 201 电压无关方程 201 电压相关方程 203 磁学单位 207 磁动势（mmf）方程 208 环型磁芯的有效面积和有效长度 209 E型磁芯的有效面积和有效长度 209 气隙的影响 211 气隙因子z 213 z的成因和意义 213 B与H的关系 216 带气隙E型磁芯 216 储能考虑：如何改变实际的气隙，达到很优 217 气隙与磁芯中的能量 219 z的很优设计目标值 220 B-H曲线 221 精心设计原则有助于减小磁芯尺寸 222 更好地理解L 223 比例：电感和反激变换器变压器之间的差异 224 “真正的”变压器 224 边缘磁通校正 229 边缘磁通校正应用举例 232 第8章 带抽头电感（基于自耦变压器）的变换器 233 引言 233 带抽头电感的Buck拓扑 234 其他带抽头电感的电路和占空比 237 第9章 DC-DC变换器电感的选择 239 引言 239 基础知识 239 确定电流纹波率r 240 电感的映射 241 r和L的选择 242 以电流来表示B 243 磁学中的错误直觉 244 固定频率时调整几何尺寸来优化磁芯损耗 244 频率改变时通过调整几何形状优化磁芯损耗 246 实际应用的电感评估 248 第10章 反激变换器变压器设计基础 253 电压相关方程：一种实用形式 253 无气隙磁芯中与磁芯体积相关的储能 253 带气隙磁芯的一般能量关系 254 AL与?的一般关系 254 VOR=100V的通用输入反激变换器的占空比 254 面积×匝数规则 255 实例（第1部分） 255 优化的一些细节 258 用于反激变换器变压器磁芯快速选择的经验法则 258 实例（第2部分） 259 电流极限对磁芯大小的影响 260 圆密耳（cmil） 262 导线的载流能力 264 集肤深度 264 图形法和有用的诺谟图 268 线规简介 269 包覆线的直径 269 SWG的比较 270 第11章 正激变换器磁设计基础 272 引言 272 变压器与扼流圈（电感器）的比较 272 匝数比计算（最小输入电压下） 274 观测总结 274 邻近效应 276 再谈集肤深度 276 等效铜箔转换 283 几个对正激变换器磁芯快速选择有用的方程 284 排线与绞线 285 磁芯损耗计算 286 第12章 正激与反激变换器：详细设计步骤与对比 289 引言 289 窗口面积和面积乘积的精细分类（一些新术语） 291 功率和面积乘积的关系 292 电流密度和基于D的变换 294 优化电流密度 294 行业推荐的正激变换器的面积乘积公式 297 绘制正激变换器的行业推荐方程 300 对称变换器的面积乘积 303 安全变压器功率传输能力的更准确估算 305 一次绕组匝数 307 设计实例：反激变换器与正激变换器的替代设计方法 312 反激变换器的行业电流密度指标 330 正激变换器和反激变换器储能需求的对比 331 第13章 PCB与热管理 333 第1部分 PCB与布局 333 引言 333 走线分析 333 注意事项 336 铜走线尺寸 337 布置反馈走线 339 布置电流采样走线 339 接地层 339 一些制造问题 341 PCB制造商和Gerber文件 343 第2部分 热管理 344 引言 344 热测量和效率估计 344 自然对流方程 346 以往的定义 346 有效方程 347 方程的处理 348 两个标准方程的比较 349 热力学理论里的h 349 使用标准方程的表格 350 PCB散热 353 高空自然对流 354 强迫风冷 354 辐射传热 356 其他问题 356 第14章 闭环系统：反馈与稳定 358 基本术语 358 第1部分 电流模式控制器的稳定 362 背景 362 电压模式控制的输入电压前馈（源于CMC） 367 需要的斜率补偿量 368 避免次谐波不稳定性的一般规则 371 第2部分 回溯：电压模式、电流模式到滞环 372 引言 372 被控对象传递函数 373 CMC与VMC对比的结论 385 滞环控制：能量的按需传输 385 第3部分 设计例子：VMC与CMC非隔离变换器，以及 基于TL431+光耦的隔离反激变换器 390 VMC与CMC设计例子，应用2型和3型误差放大器或跨导放大器 390 应用TL431和光耦的设计例子 394 第15章 实际EMI滤波器的设计 403 CISPR 22标准 403 LISN 403 傅里叶级数 404 梯形波 405 实际差模滤波器的设计 406 实际共模滤波器的设计 407 第16章 反激和正激变换器的复位技术 410 第1部分 反激变换器变压器（漏感）的复位 410 齐纳（Zener）钳位 410 RCD钳位 412 无损缓冲电路 413 第2部分 正激变换器变压器（磁化电感）的复位 414 引言 414 复位绕组 415 有源钳位复位 418 分析与结论（图16.9～图16.11） 423 高压侧或低压侧有源钳位哪种更优 426 第17章 可靠性、测试及安全问题 428 引言 428 可靠性定义 428 卡方分布 429 责任失效 430 保修费用 431 可靠性计算 432 电源的测试与认证 433 安全问题 434 工作电压的计算 435 电容器寿命的估算 438 总Y电容的安全 443 安全与便宜的齐纳二极管 444 第18章 可用的功率：揭秘Buck变换器的效率 446 第1部分 损耗分解与分析 446 引言 446 每次仅分析一种损耗：了解每种损耗 447 累积损耗：逐个添加各种损耗 453 潜在的Buck电子表格 455 第2部分 预测效率和逆向工程技巧 456 第19章 软开关与LLC变换器设计 462 第1部分 从传统PWM功率变换到谐振拓扑过渡概述 462 引言 462 软开关与硬开关 463 两个关键问题（指导原则） 465 同步Buck变换器的开关损耗及经验 466 用元件搭建基本谐振电路 469 第2部分 构建变换器的谐振腔电路 474 串联谐振腔电路 474 为构建LLC变换器引入LLC腔 477 分析LLC腔电路的增益与相位关系 482 LLC腔中的两个谐振 485 第3部分 通过变比来推导策略 487 设计验证步骤1：“AC-AC变换器” 489 降低优选功率以增加输入范围 491 设计验证步骤2：带二极管和变压器的AC-DC变换器（仍无输出电容器） 494 设计验证步骤3：带二极管和变压器的DC-DC变换器（也带输出电容器） 496 第4部分 设计基于LLC的实际供电装置 498 第5部分 通过仿真验证PD的理论设计 501 第6部分 电感比率（利与弊） 505 第7部分 半桥LLC变换器及已解决实例 508 效率估算 511 优选频率分布为1∶3.16的LLC选择的求解实例 511 最终选择 512 备选LLC基本电路 513 优选频率分布为1∶2的LLC选择的求解实例 513 最终选择 515 第20章 实用电路设计技巧 516 引言 516 两个3844芯片的同步 516 一种自振荡低成本备用/辅助电源 517 具有电池充电功能的电源适配器 518 整流桥的并联 519 自备式浪涌保护电路 519 低成本的电源良好指示电路 520 一种过流保护电路 520 另一种过流保护电路 520 给384x系列芯片增加过温保护电路 521 PFC的开通缓冲电路 521 一种独特的主动式浪涌保护电路 522 384x控制器的浮地驱动技术 523 浮地式Buck拓扑 523 对称Boost拓扑 524 从变换器 524 带可调辅助输出的Boost前置稳压器 525 附录 设计表和辅助工具，以及元件常见问题解答 527 设计表和辅助工具 527 元件常见问题解答 533
内容摘要
本书经过全面修订，讲解了如何为当今很好电子产品设计可靠、高性能的开关电源，涵盖现代拓扑结构和变换器，内容包括设计或选择带隙基准、使用详细的新型邻近效应设计方法进行变压器设计、Buck变换器效率损耗分解方法、有源复位技术、拓扑形态学和详细的AC-DC前级电路设计方法。 本版更新包含全面反馈环路的设计方法和实例、世界上第一个宽输入电压范围谐振（LLC）变换器的简化通用设计方法，以及正激和反激变换器的分步比较设计步骤。
精彩内容
本书经过全面修订，讲解了如何为当今很好电子产品设计可靠、高性能的开关电源，涵盖现代拓扑结构和变换器，内容包括设计或选择带隙基准、使用详细的新型邻近效应设计方法进行变压器设计、Buck变换器效率损耗分解方法、有源复位技术、拓扑形态学和详细的AC-DC前级电路设计方法。
本版更新包含全面反馈环路的设计方法和实例、世界上第一个宽输入电压范围谐振(LLC)变换器的简化通用设计方法，以及正激和反激变换器的分步比较设计步骤。
本书可作为高校师生深入学习开关电源设计的参考教材，也可作为工程师进行开关电源设计和开发的参考资料。
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