开关电源技术
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作者张卫平,张晓强,毛鹏 著
出版社机械工业出版社
ISBN9787111682035
出版时间2021-09
装帧平装
开本16开
定价49元
货号1202494092
上书时间2024-10-01
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目录
序
前言
第1章开关变换器1
1.1简介1
1.2开关电源基本工作原理2
1.2.1线性电源基本工作原理2
1.2.2引入开关思想的钨丝灯开关调光电路4
1.2.3开关变换器的原理模型5
1.3开关电源的原理模型5
1.4PWM的基本工作原理与常用控制芯片7
1.4.1PWM的基本工作原理7
1.4.2UC3842/3A的内部结构7
1.4.3UC3842/3A的峰值电流工作原理9
1.4.4双端输出控制芯片SG352510
1.4.5谐振模式电源控制芯片UC386113
习题16
第2章功率开关器件的应用基础17
2.1功率二极管17
2.1.1功率二极管的工作原理17
2.1.2反向恢复特性18
2.1.3电路运行条件对功率二极管的影响19
2.2Si功率场效应晶体管（Power MOSFET）20
2.2.1结构与工作原理20
2.2.2功率场效应晶体管的静态特性21
2.2.3电路运行条件对Ron的影响22
2.2.4电路运行条件对安全工作区的影响23
2.2.5结温对电流转移特性的影响24
2.3Si功率场效应晶体管的驱动技术25
2.3.1驱动电路的基础知识25
2.3.2驱动电路的要求26
2.3.3低压模块电源的驱动电路设计27
2.3.4变压器隔离的典型驱动电路28
2.3.5集成驱动电路IR211X28
2.3.6DSP控制的空间隔离驱动芯片31
2.3.7DSP驱动电路空间布局的理想模型33
2.4SiC 材料及功率二极管34
2.4.1第三代功率半导体材料的物理特性34
2.4.2SiC 功率二极管35
2.5SiC功率场效应晶体管37
2.5.1SiC 功率场效应晶体管的结构与特征37
2.5.2SiC-MOSFET转移特性38
2.5.3SiC-MOSFET输出特性39
2.5.4SiC-MOSFET驱动电路应考虑的问题41
2.6氮化镓（GaN）晶体管41
2.6.1二维电子气（2DEG）的导电原理42
2.6.2GaN E-HEMT的结构与工作原理42
2.6.3GaN E-HEMT的主要参数44
2.6.4GaN E-HEMT与SiC-MOSFET的比较45
习题46
第3章基本的开关变换电路47
3.1简介47
3.2Buck变换器47
3.2.1Buck变换器的降阶分析法48
3.2.2输出电压波形50
3.2.3断续模式51
3.3Boost变换器53
3.3.1开关变换器的时序波形分析53
3.3.2Boost变换器的原理54
3.4Buck-Boost变换器55
3.4.1Buck-Boost变换器的原理55
3.4.2开关变换器的直流变压器模型57
3.5双电感变换器59
3.5.1Cuk变换器59
3.5.2Sepic变换器61
3.5.3Zeta变换器63
习题64
第4章隔离变换器66
4.1开关电源简介66
4.2隔离变压器基础知识67
4.2.1高频变压器的模型67
4.2.2铁心带有气隙变压器的模型68
4.3正激变换器69
4.3.1单管正激变换器69
4.3.2双管正激变换器72
4.3.3同步整流技术73
4.4反激变换器76
4.4.1单管反激变换器76
4.4.2有源钳位反激变换器78
4.5推挽变换器81
4.6全桥变换器82
4.6.1基本全桥变换器82
4.6.2全桥变换器的移相控制84
4.7半桥变换器85
4.7.1基本半桥变换器85
4.7.2LLC谐振变换器86
习题89
第5章开关变换器的低频小信号模型90
5.1开关电源的闭环控制概述90
5.2状态空间平均法91
5.2.1平均状态方程92
5.2.2平均状态方程的稳态解94
5.3开关网络的平均模型95
5.3.1Buck变换器的受控源模型95
5.3.2Buck变换器的低频交流小信号模型96
5.4CCM型变换器的传递函数98
5.4.1Buck类变换器的传递函数98
5.4.2基本变换器的传递函数100
5.4.3调制器的传递函数102
5.5DCM型变换器的传递函数102
5.5.1Buck-Boost变换器的DCM平均模型102
5.5.2Buck-Boost变换器的DCM小信号模型104
5.5.3DCM型变换器的标准传递函数105
习题106
第6章直流变换器控制器设计107
6.1控制对象的基础知识107
6.1.1伯德图107
6.1.2单极点控制对象107
6.1.3双极点控制对象110
6.1.4脉冲宽度调制器的模型114
6.2开关调节系统的基础知识115
6.2.1闭环反馈系统115
6.2.2反馈系统的相对稳定性116
6.2.3理想开环传递函数的幅频特性116
6.2.4开关调节系统的通用模型117
6.2.5常用控制器简介119
6.3CCM型Buck变换器的电压控制器设计119
6.3.1频域设计的主要思想119
6.3.2忽略ESR的Buck变换器的闭环设计120
6.3.3考虑输出电容ESR影响的CCM型Buck变换器的闭环设计125
6.4单极点控制对象的电压控制器设计129
6.4.1电压控制器设计的基本步骤129
6.4.2闭环反激变换器的控制设计131
习题134
第7章Psim仿真技术135
7.1Psim的基本情况135
7.1.1Psim整体简介135
7.1.2Psim入门知识136
7.1.3Psim小结138
7.2开关变换器的瞬态仿真技术138
7.2.1Buck 变换器开关过程仿真138
7.2.2启动过程的冲击现象140
7.2.3Flyback变换器的仿真实例141
7.3开关电源平均模型仿真技术142
7.3.1Buck变换器的平均模型143
7.3.2正激变换器的平均模型145
7.3.3变压器模型147
7.3.4Flyback变换器的平均模型147
7.4数字控制的仿真技术149
7.4.1连续时域系统的仿真技术149
7.4.2大功率复杂开关电源系统简介151
7.4.3两种典型离散化方法152
7.4.4离散时域系统的仿真技术153
7.5采样-调理电路155
7.5.1A/D的频谱混叠现象155
7.5.2采样-调理电路的理想模型157
7.6开关变换器数值建模159
7.6.1仿真数值建模方法159
7.6.2开关电源环路增益的仿真方法163
7.7控制器的智能设计166
7.7.1选择控制对象166
7.7.2确定采样网络167
7.7.3选择控制器的类型169
7.7.4设计穿越频率和相位裕度171
7.7.5系统优化与验证173
习题175
第8章磁性器件设计176
8.1磁性器件的基础知识176
8.1.1铁心的磁特性及其工作状态176
8.1.2磁性材料常用的磁性能参数178
8.1.3功率变换器中常用铁心材料的性能及选用179
8.2功率变压器的设计183
8.2.1功率变压器设计中应考虑的一般问题183
8.2.2全桥式变换器中变压器的设计187
8.2.3单端正激式变换器中变压器的设计190
8.3功率电感的设计192
8.3.1输出滤波电感的设计193
8.3.2单端反激式变换器中变压器的设计194
8.3.3使用环形粉心类铁心设计电感197
8.4小结200
习题200
第9章PFC电路及其EMC202
9.1PFC电路概述202
9.1.1整流电路的理想模型202
9.1.2传统整流电路存在的问题204
9.1.3IEC 61000-3-2D类谐波标准204
9.2有源PFC电路205
9.2.1有源PFC电路的拓扑结构205
9.2.2APFC电路的工作原理205
9.2.3APFC电路的控制原理207
9.3典型CCM-APFC电路209
9.3.1UC3854控制APFC电路的工作原理209
9.3.2平均电流控制的环路设计212
9.3.3APFC电路电压环设计215
9.4临界模式的APFC电路217
9.4.1L6561介绍217
9.4.2临界模式Boost-PFC的工作原理219
9.5开关变换器的EMC技术及降噪声处理方法220
9.5.1EMC简介221
9.5.2常用EMC技术221
9.5.3开关变换器的降噪声处理223
习题225
附录227
附录A功率锰锌铁氧体材料牌号对应表227
附录B高导锰锌铁氧体材料牌号对应表229
附录C镍锌铁氧体材料牌号对应表230
参考文献232
内容摘要
本书为普通高等教育“‘十三五’国家重点出版物出版规划项目”，系统论述了开关电源的基本原理、基本方法、基本建模技术与仿真技术等。主要内容包括：开关变换器、功率开关器件的应用基础、基本的开关变换电路、隔离变换器、开关变换器的低频小信号模型、直流变换器控制器设计、Psim仿真技术、磁性器件设计、PFC电路及其EMC。 全书贯彻“学以致用”“用电学基础理论与优选技术提升我国电源产业竞争力”的治学理念，采用了深入浅出、由简到繁、循序渐进的方法，介绍的理论体系较为完善，能够引导学生及工程技术人员系统地学习开关电源的相关知识。 本书可作为高等工科院校自动化专业、电子信息工程专业、电气工程及其自动化专业以及其他相关专业的本科生、研究生教材，也可作为以电力电子技术为基础的工程技术人员和研究人员的参考书和工具书。
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