现代高频开关电源技术与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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贲洪奇，孟涛，杨威 等 著

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• 开关电源
• 高频电源
• 电源技术
• 电力电子
• SMPS
• 电源设计
• 电路设计
• 电子工程
• 技术应用
• 现代电源

出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560372266

版次：1

商品编码：12318580

包装：平装

开本：16开

出版时间：2018-03-01

用纸：胶版纸

内容简介

本书结合电力电子技术的发展现状，对高频开关电源技术进行了较为全面的论述，主要内容包括高频开关电源的主要技术规范、系统构成、典型电路、电源中的典型磁性器件及其设计方法、控制技术、开关电源中的有源功率因数校正技术、开关电源的并联均流技术、可靠性设计与热设计，以及高频开关电源设计方法的应用实例等。

本书侧重于现在高频开关电源设计及相关技术的实际应用，便于读者掌握现代高频开关电源的设计方法，可以作为高校电力电子与电力传动等有关学科或专业研究生、本科生的教材或参考书，也可供有关专业科研人员及从事高频开关电源研发设计、生产的工程技术人员阅读使用。

目录

第1章 开关电源及其技术指标
第2章 开关电源典型电路设计
第3章 开关电源中磁性器件设计
第4章 开关电源控制技术
第5章 开关电源中的有源功率因数校正技术
第6章 开关电源中的热设计
第7章 开关电源并联均流设计
第8章 开关电源的可靠性设计
第9章 开关电源设计实例与调试
参考文献

《现代高频开关电源技术与应用》 内容简介： 本书深入探讨了现代高频开关电源（SMPS）的核心技术、关键设计原理以及广泛的应用领域。随着电子设备的日益 miniaturization 和高效化，高频开关电源凭借其高效率、高功率密度和出色的性能，已成为现代电子产品不可或缺的组成部分。本书旨在为读者提供一个全面而深入的理解，涵盖从基础理论到前沿技术的各个方面。 第一部分：开关电源基础理论与关键技术 本部分首先系统回顾了电源转换的基本原理，包括线性电源的局限性以及开关电源的优势。随后，详细阐述了各种基本开关拓扑结构，如降压（Buck）、升压（Boost）、升降压（Buck-Boost）以及反激（Flyback）、正激（Forward）、半桥（Half-Bridge）、全桥（Full-Bridge）等隔离式拓扑。对每种拓扑的电路工作原理、电流电压波形、优缺点以及适用场景进行了详尽的分析。 接着，本书深入探讨了开关电源的关键技术。这包括： 功率器件选择与驱动： 详细介绍了MOSFET、IGBT、GaN（氮化镓）和SiC（碳化硅）等功率半导体器件的特性、选择标准以及栅极驱动电路的设计要点。分析了不同器件在损耗、开关速度、耐压等方面的权衡。 磁性元件设计： 详细讲解了电感器和变压器的设计原理，包括磁芯材料的选择（如铁氧体、非晶合金）、绕组设计、损耗分析以及漏感控制。强调了如何通过优化磁性元件设计来提高效率和功率密度。 控制策略： 系统介绍了脉冲宽度调制（PWM）和频率调制（PFM）等基本控制方式，并深入剖析了电压模式控制、电流模式控制（包括峰值电流模式和平均电流模式）的原理、优缺点及其在不同应用中的选择。此外，还涵盖了先进的数字控制技术，如数字PWM、多环控制、PR控制（Proportional Resonance Control）等，分析了其在提高动态响应、实现软开关和集成保护功能方面的优势。 滤波技术： 讨论了输入和输出滤波器的设计，包括LC滤波器、EMI滤波器以及谐振滤波器的设计方法，旨在抑制纹波、提高电能质量并满足电磁兼容性（EMC）要求。 软开关技术： 详细介绍了零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）等软开关技术。分析了实现软开关的各种方法，如借助寄生参数、辅助谐振电路（如LLC拓扑）等，并阐述了软开关技术在降低开关损耗、提高效率和减小电磁干扰（EMI）方面的关键作用。 保护电路设计： 涵盖了过压保护（OVP）、欠压保护（UVP）、过流保护（OCP）、过温保护（OTP）以及短路保护（SCP）等关键保护功能的设计与实现。 第二部分：高频开关电源设计实例与优化 本部分将理论知识应用于实际设计。通过一系列典型的设计案例，演示了如何根据具体应用需求选择合适的拓扑结构、功率器件和控制策略。 通用AC-DC开关电源设计： 以一款广泛应用的AC-DC电源为例，详细讲解了从输入端EMI滤波、PFC（功率因数校正）电路设计、主变换器设计到输出整流滤波、反馈与保护电路的整个设计流程。 LED驱动电源设计： 针对LED照明的特殊需求，如恒流控制、高效率和良好的EMI特性，介绍了专用的LED驱动电源拓扑和控制方法。 服务器电源设计： 重点讨论了服务器电源面临的高功率、高可靠性和高效率挑战，以及如何通过采用先进的拓扑（如LLC谐振变换器）、功率因数校正技术和模块化设计来满足要求。 便携式设备电源设计： 关注电池供电和低功耗设备的需求，介绍低压差线性稳压器（LDO）与开关稳压器的混合应用，以及高效能量收集和电池管理技术。 新能源汽车电源系统： 探讨了电动汽车车载充电机（OBC）、DC-DC转换器等关键电源模块的设计挑战，如高压隔离、高效率、宽温度范围和高可靠性要求。 此外，本部分还深入讨论了开关电源设计的优化方法，包括： 效率优化： 从器件选择、磁性元件设计、PCB布局布线到控制策略等各个环节，提出具体的效率提升措施。 功率密度提升： 探讨了采用高频工作、更高集成度的器件（如SiP）、先进的封装技术以及更紧凑的磁性元件设计来减小电源体积。 EMI/EMC设计： 提供了系统性的EMI/EMC抑制方法，包括PCB布局、屏蔽、滤波以及传导和辐射干扰的降低措施。 第三部分：高频开关电源的应用与发展趋势 本部分着眼于开关电源的广泛应用及其未来的发展方向。 通信电源： 介绍在基站、数据中心等通信设备中使用的开关电源，强调其高可靠性、高功率密度和良好的电磁兼容性。 工业自动化电源： 探讨在机器人、PLC、伺服驱动等工业应用中对开关电源的要求，如宽电压输入、高稳压精度和环境适应性。 消费电子电源： 分析智能手机、笔记本电脑、家用电器等消费电子产品中使用的各类开关电源，侧重于效率、成本和小型化。 医疗设备电源： 强调医疗设备对电源的特殊要求，如高安全隔离、低纹波、低EMI以及可靠性。 智能电网与新能源应用： 讨论开关电源在太阳能逆变器、风力发电变流器、电动汽车充电桩等新能源领域的应用，以及与智能电网交互的需求。 最后，本书展望了高频开关电源的未来发展趋势，包括： GaN和SiC等新型半导体器件的应用： 探讨这些宽禁带半导体材料在实现更高频率、更高效率和更高功率密度方面的潜力。 面向物联网（IoT）和人工智能（AI）的电源技术： 介绍微型化、超低功耗和智能化的电源解决方案。 无线充电技术： 探讨其工作原理、设计挑战和应用前景。 更高效、更环保的电源设计： 关注能源效率的进一步提升和对环境影响的最小化。 数字化与智能化控制： 强调数字信号处理器（DSP）和微控制器（MCU）在实现更复杂控制算法、故障诊断和远程监控方面的作用。 本书特点： 理论与实践相结合： 既有深入的理论阐述，又有丰富的实际设计案例，便于读者理解和应用。 全面而深入： 涵盖了高频开关电源领域的关键技术和最新进展。 结构清晰： 分章节详细阐述，逻辑严谨，易于阅读和检索。 面向广泛读者： 适合电子工程专业学生、电源工程师、研发人员以及对高频开关电源技术感兴趣的技术爱好者。 通过阅读本书，读者将能够全面掌握现代高频开关电源的设计、优化和应用技术，为解决实际工程问题和推动相关领域的技术发展奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

当我阅读到“EMI/EMC的设计考量”这一章节时，我深切体会到了作者的细致和专业。在高频开关电源设计中，电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）往往是困扰工程师的难题。这本书并没有简单地罗列一些通用的滤波技巧，而是深入剖析了EMI产生的物理根源，比如开关尖峰、环路电流、高频谐振等。作者详细介绍了如何通过优化PCB布局、选择合适的滤波元件（如共模电感、X/Y电容）、设计屏蔽结构以及进行传导和辐射骚扰的抑制，来满足不同标准下的EMC要求。我尤其对书中关于“差模干扰”和“共模干扰”的区分以及相应的抑制方法印象深刻。书中还提到了利用EMI仿真软件进行预判和优化的方法，这对于缩短产品开发周期，提高一次性通过EMC测试的成功率具有重要意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书不仅仅是技术层面的堆砌，它更注重从系统工程的角度来审视高频开关电源的设计。在“系统集成与热管理”章节，我看到了作者对于整个电源模块的整体布局、散热设计以及安规考量的深入探讨。例如，如何合理布置功率器件，减少导线长度以降低寄生参数的影响；如何选择合适的散热器、风扇，并进行有效的热流分析，确保关键器件的温度在允许范围内。这些都是在实际产品开发过程中必不可少但又容易被忽视的环节。作者还对不同封装形式的器件（如贴片、插件、模块化）在散热和布线上的优劣进行了分析，这对于我进行具体元器件选型和PCB布局非常有帮助。此外，书中关于“可靠性与失效模式分析”的部分，也让我受益匪浅。通过对典型失效模式的分析，以及如何通过设计冗余、降额使用等手段来提高系统的可靠性，为我规避潜在的设计风险提供了思路。

评分☆☆☆☆☆

这本书并非一本简单的技术手册，它更像是一本高频开关电源领域的“武功秘籍”，将复杂的内功心法和精妙的招式变化一一揭示。在“先进的数字控制技术”这一章节，我看到了对最新控制算法的深度剖析，比如模型预测控制、自适应控制等。这些技术在传统模拟控制的基础上，为电源的动态响应、效率优化以及鲁棒性带来了质的飞跃。作者对于这些控制算法的数学推导清晰严谨，但同时又结合了实际应用的场景，解释了它们是如何在数字信号处理器（DSP）或微控制器（MCU）上实现的。我特别关注了其中关于“环路稳定性裕度设计”的讲解，以及如何通过数字补偿技术来优化相位裕度和增益裕度，以确保电源在各种负载和输入电压变化下都能稳定工作。这部分内容对于解决实际工程中遇到的稳定性问题至关重要。此外，书中对“功率因数校正（PFC）技术”的阐述也非常到位，从传统的升压PFC到更复杂的交错并联PFC，再到轻载效率优化，都有涉及。这表明作者对整个高频开关电源技术生态有着全面的把握，并且能够将前沿技术与实际应用紧密联系起来。

评分☆☆☆☆☆

阅读过程中，我最欣赏的是作者对于基础概念的梳理和循序渐进的讲解方式。即使是一些初学者可能觉得晦涩难懂的公式和理论，作者也通过清晰的逻辑链条和生动的类比，将其拆解得清晰易懂。例如，在讲解“寄生参数对开关损耗的影响”时，作者并没有直接抛出复杂的数学模型，而是先从晶体管的开关过程入手，分析了电感、电容等元件在开关瞬间扮演的角色，以及它们如何“悄悄地”消耗能量。这种由浅入深、层层递进的叙述方式，极大地降低了阅读的门槛，让我能够更专注于理解核心思想，而不是被复杂的数学符号所困扰。同时，书中穿插的大量图表和波形示意图，更是起到了画龙点睛的作用。我常常一边阅读文字，一边对照图表，仿佛亲眼见证了电流、电压的动态变化，以及不同参数对电路性能的影响。这对于我这样需要通过视觉化理解来加深记忆的学习者来说，简直是福音。我尤其喜欢那些关于不同工作模式下波形对比的图示，它们直观地展示了不同控制策略或拓扑结构之间的优劣，为我的设计决策提供了宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本优秀的技术书籍，不仅要传授知识，更要激发思考，引导读者形成自己的设计哲学。这本书在这一点上做得非常出色。在“电源设计流程与优化策略”章节，作者并没有给出一个固定的“模板”，而是提供了一套系统性的思考框架和多种可选的设计路径。例如，在考虑效率、成本、体积、可靠性等多个目标时，如何进行权衡和取舍，如何根据具体应用场景选择最合适的设计方案。书中还强调了“迭代式设计”的重要性，即在设计的每个阶段都进行充分的仿真和验证，并根据测试结果及时进行调整和优化。这种开放性的思维方式，让我觉得这本书不仅仅是在教我“怎么做”，更是在引导我“如何思考”。

评分☆☆☆☆☆

书中关于“功率密度提升的技术手段”的讨论，让我对未来高频开关电源的发展方向有了更清晰的认识。作者分析了多种提升功率密度的途径，包括提高开关频率、优化磁性元件设计、采用先进的功率器件以及改进热管理技术等。书中详细介绍了如LLC谐振变换器、全桥移相控制等高效率拓扑，以及如何通过集成化设计来减小体积。我特别关注了关于“多相交错并联技术”和“DCX（DC-to-AC）变换器”的介绍，这些技术在追求极致功率密度的应用领域，如服务器电源、电动汽车充电器中，扮演着至关重要的角色。作者对于不同拓扑在功率密度、效率和EMI性能上的权衡分析，为我提供了宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，就像是在与一位经验丰富的工程师进行一场深入的交流。书中很多地方都流露出作者在实际工程实践中积累的宝贵经验和独到见解。例如，在讨论“保护电路设计”时，作者不仅仅列举了过压、过流、过温等保护功能，还详细分析了不同保护机制的响应速度、精度以及可能带来的误触发问题，并给出了具体的电路设计建议。在“调试与测试技巧”章节，作者分享了一些在实际调试中经常遇到的疑点和难点，以及解决这些问题的实用方法。这些“干货”内容，是很多理论书籍难以提供的。这本书让我深刻感受到，高频开关电源的设计不仅仅是理论的堆砌，更是艺术与科学的结合，是细节决定成败的工程实践。

评分☆☆☆☆☆

令人惊喜的是，这本书在“磁性元件的设计与制造”这一通常被认为是“经验主义”色彩浓厚的领域，也提供了严谨的理论分析和量化的设计方法。作者详细阐述了如何根据功率、频率、温升等要求，选择合适的磁芯材料、计算磁芯尺寸、优化绕组结构，以达到最佳的功率损耗和磁性能。我对其中关于“漏感控制”、“集肤效应”和“邻近效应”的详细分析印象深刻，这些细节往往是影响电源效率和EMI性能的关键。书中还提供了一些实用的设计表格和计算公式，帮助读者快速估算和设计变压器、电感器等关键元件。我特别欣赏作者在章节最后提出的“磁性元件的可靠性设计”，这部分内容通常被忽视，但却直接关系到整个电源系统的寿命。书中对磁芯损耗、绕组发热、绝缘耐压等方面的考量，以及如何通过仿真软件进行验证，都为我提供了宝贵的实践指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书对于“新型功率器件在开关电源中的应用”的阐述，让我看到了技术发展的最新动态。从传统的MOSFET和IGBT，到日益普及的GaN（氮化镓）和SiC（碳化硅）器件，作者都进行了详细的介绍，并分析了它们在导通压降、开关速度、耐压能力以及工作温度等方面的优劣。尤其是关于GaN器件在提升开关频率、减小体积、提高效率方面的潜力，以及SiC器件在高压、高温应用中的优势，都进行了深入的剖析。书中还列举了采用这些新型器件设计的实际案例，例如采用GaN的零电压开关（ZVS）拓扑，或者采用SiC的碳化硅逆变器。这让我能够更直观地理解这些新技术如何在实际产品中落地，以及它们为电源设计带来的革新。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计让我眼前一亮，一种现代、简洁又不失专业的感觉扑面而来。拿到手中，厚实的分量和纸张的质感都预示着这是一本内容扎实的著作。我一直对高频开关电源领域有着浓厚的兴趣，但苦于市面上很多书籍要么过于理论化，要么过于碎片化，很难找到一本能够系统梳理脉络、深入浅出地讲解核心技术并与实际应用紧密结合的读物。当我翻开目录，看到那些熟悉的术语和一个个精心设计的章节标题时，内心涌起一股期待。从“功率变换拓扑的演进与优化”到“磁性元件的设计与制造”，再到“控制环路的稳定性分析与补偿策略”，每一个章节都直击高频开关电源设计的关键环节。尤其是一些我之前接触不多但深感重要的主题，比如“EMI/EMC的设计考量”和“可靠性与失效模式分析”，这本书都给予了详尽的阐述，这让我相信它绝非泛泛而谈，而是真正深入到了技术的本质。我对作者在理论阐述的同时，能否加入丰富的工程实例和仿真数据有着很高的期望，毕竟，理论脱离实际终究是空中楼阁。希望这本书能够成为我深入理解和掌握高频开关电源技术的得力助手，引领我穿越技术迷雾，直达应用前沿。