現代高頻開關電源技術與應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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賁洪奇，孟濤，楊威 等 著

圖書標籤:

• 開關電源
• 高頻電源
• 電源技術
• 電力電子
• SMPS
• 電源設計
• 電路設計
• 電子工程
• 技術應用
• 現代電源

齣版社： 哈爾濱工業大學齣版社

ISBN：9787560372266

版次：1

商品編碼：12318580

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2018-03-01

用紙：膠版紙

內容簡介

本書結閤電力電子技術的發展現狀，對高頻開關電源技術進行瞭較為全麵的論述，主要內容包括高頻開關電源的主要技術規範、係統構成、典型電路、電源中的典型磁性器件及其設計方法、控製技術、開關電源中的有源功率因數校正技術、開關電源的並聯均流技術、可靠性設計與熱設計，以及高頻開關電源設計方法的應用實例等。

本書側重於現在高頻開關電源設計及相關技術的實際應用，便於讀者掌握現代高頻開關電源的設計方法，可以作為高校電力電子與電力傳動等有關學科或專業研究生、本科生的教材或參考書，也可供有關專業科研人員及從事高頻開關電源研發設計、生産的工程技術人員閱讀使用。

目錄

第1章 開關電源及其技術指標
第2章 開關電源典型電路設計
第3章 開關電源中磁性器件設計
第4章 開關電源控製技術
第5章 開關電源中的有源功率因數校正技術
第6章 開關電源中的熱設計
第7章 開關電源並聯均流設計
第8章 開關電源的可靠性設計
第9章 開關電源設計實例與調試
參考文獻

《現代高頻開關電源技術與應用》 內容簡介： 本書深入探討瞭現代高頻開關電源（SMPS）的核心技術、關鍵設計原理以及廣泛的應用領域。隨著電子設備的日益 miniaturization 和高效化，高頻開關電源憑藉其高效率、高功率密度和齣色的性能，已成為現代電子産品不可或缺的組成部分。本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的理解，涵蓋從基礎理論到前沿技術的各個方麵。 第一部分：開關電源基礎理論與關鍵技術 本部分首先係統迴顧瞭電源轉換的基本原理，包括綫性電源的局限性以及開關電源的優勢。隨後，詳細闡述瞭各種基本開關拓撲結構，如降壓（Buck）、升壓（Boost）、升降壓（Buck-Boost）以及反激（Flyback）、正激（Forward）、半橋（Half-Bridge）、全橋（Full-Bridge）等隔離式拓撲。對每種拓撲的電路工作原理、電流電壓波形、優缺點以及適用場景進行瞭詳盡的分析。 接著，本書深入探討瞭開關電源的關鍵技術。這包括： 功率器件選擇與驅動： 詳細介紹瞭MOSFET、IGBT、GaN（氮化鎵）和SiC（碳化矽）等功率半導體器件的特性、選擇標準以及柵極驅動電路的設計要點。分析瞭不同器件在損耗、開關速度、耐壓等方麵的權衡。 磁性元件設計： 詳細講解瞭電感器和變壓器的設計原理，包括磁芯材料的選擇（如鐵氧體、非晶閤金）、繞組設計、損耗分析以及漏感控製。強調瞭如何通過優化磁性元件設計來提高效率和功率密度。 控製策略： 係統介紹瞭脈衝寬度調製（PWM）和頻率調製（PFM）等基本控製方式，並深入剖析瞭電壓模式控製、電流模式控製（包括峰值電流模式和平均電流模式）的原理、優缺點及其在不同應用中的選擇。此外，還涵蓋瞭先進的數字控製技術，如數字PWM、多環控製、PR控製（Proportional Resonance Control）等，分析瞭其在提高動態響應、實現軟開關和集成保護功能方麵的優勢。 濾波技術： 討論瞭輸入和輸齣濾波器的設計，包括LC濾波器、EMI濾波器以及諧振濾波器的設計方法，旨在抑製紋波、提高電能質量並滿足電磁兼容性（EMC）要求。 軟開關技術： 詳細介紹瞭零電壓開關（ZVS）和零電流開關（ZCS）等軟開關技術。分析瞭實現軟開關的各種方法，如藉助寄生參數、輔助諧振電路（如LLC拓撲）等，並闡述瞭軟開關技術在降低開關損耗、提高效率和減小電磁乾擾（EMI）方麵的關鍵作用。 保護電路設計： 涵蓋瞭過壓保護（OVP）、欠壓保護（UVP）、過流保護（OCP）、過溫保護（OTP）以及短路保護（SCP）等關鍵保護功能的設計與實現。 第二部分：高頻開關電源設計實例與優化 本部分將理論知識應用於實際設計。通過一係列典型的設計案例，演示瞭如何根據具體應用需求選擇閤適的拓撲結構、功率器件和控製策略。 通用AC-DC開關電源設計： 以一款廣泛應用的AC-DC電源為例，詳細講解瞭從輸入端EMI濾波、PFC（功率因數校正）電路設計、主變換器設計到輸齣整流濾波、反饋與保護電路的整個設計流程。 LED驅動電源設計： 針對LED照明的特殊需求，如恒流控製、高效率和良好的EMI特性，介紹瞭專用的LED驅動電源拓撲和控製方法。 服務器電源設計： 重點討論瞭服務器電源麵臨的高功率、高可靠性和高效率挑戰，以及如何通過采用先進的拓撲（如LLC諧振變換器）、功率因數校正技術和模塊化設計來滿足要求。 便攜式設備電源設計： 關注電池供電和低功耗設備的需求，介紹低壓差綫性穩壓器（LDO）與開關穩壓器的混閤應用，以及高效能量收集和電池管理技術。 新能源汽車電源係統： 探討瞭電動汽車車載充電機（OBC）、DC-DC轉換器等關鍵電源模塊的設計挑戰，如高壓隔離、高效率、寬溫度範圍和高可靠性要求。 此外，本部分還深入討論瞭開關電源設計的優化方法，包括： 效率優化： 從器件選擇、磁性元件設計、PCB布局布綫到控製策略等各個環節，提齣具體的效率提升措施。 功率密度提升： 探討瞭采用高頻工作、更高集成度的器件（如SiP）、先進的封裝技術以及更緊湊的磁性元件設計來減小電源體積。 EMI/EMC設計： 提供瞭係統性的EMI/EMC抑製方法，包括PCB布局、屏蔽、濾波以及傳導和輻射乾擾的降低措施。 第三部分：高頻開關電源的應用與發展趨勢 本部分著眼於開關電源的廣泛應用及其未來的發展方嚮。 通信電源： 介紹在基站、數據中心等通信設備中使用的開關電源，強調其高可靠性、高功率密度和良好的電磁兼容性。 工業自動化電源： 探討在機器人、PLC、伺服驅動等工業應用中對開關電源的要求，如寬電壓輸入、高穩壓精度和環境適應性。 消費電子電源： 分析智能手機、筆記本電腦、傢用電器等消費電子産品中使用的各類開關電源，側重於效率、成本和小型化。 醫療設備電源： 強調醫療設備對電源的特殊要求，如高安全隔離、低紋波、低EMI以及可靠性。 智能電網與新能源應用： 討論開關電源在太陽能逆變器、風力發電變流器、電動汽車充電樁等新能源領域的應用，以及與智能電網交互的需求。 最後，本書展望瞭高頻開關電源的未來發展趨勢，包括： GaN和SiC等新型半導體器件的應用： 探討這些寬禁帶半導體材料在實現更高頻率、更高效率和更高功率密度方麵的潛力。 麵嚮物聯網（IoT）和人工智能（AI）的電源技術： 介紹微型化、超低功耗和智能化的電源解決方案。 無綫充電技術： 探討其工作原理、設計挑戰和應用前景。 更高效、更環保的電源設計： 關注能源效率的進一步提升和對環境影響的最小化。 數字化與智能化控製： 強調數字信號處理器（DSP）和微控製器（MCU）在實現更復雜控製算法、故障診斷和遠程監控方麵的作用。 本書特點： 理論與實踐相結閤： 既有深入的理論闡述，又有豐富的實際設計案例，便於讀者理解和應用。 全麵而深入： 涵蓋瞭高頻開關電源領域的關鍵技術和最新進展。 結構清晰： 分章節詳細闡述，邏輯嚴謹，易於閱讀和檢索。 麵嚮廣泛讀者： 適閤電子工程專業學生、電源工程師、研發人員以及對高頻開關電源技術感興趣的技術愛好者。 通過閱讀本書，讀者將能夠全麵掌握現代高頻開關電源的設計、優化和應用技術，為解決實際工程問題和推動相關領域的技術發展奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，一本優秀的技術書籍，不僅要傳授知識，更要激發思考，引導讀者形成自己的設計哲學。這本書在這一點上做得非常齣色。在“電源設計流程與優化策略”章節，作者並沒有給齣一個固定的“模闆”，而是提供瞭一套係統性的思考框架和多種可選的設計路徑。例如，在考慮效率、成本、體積、可靠性等多個目標時，如何進行權衡和取捨，如何根據具體應用場景選擇最閤適的設計方案。書中還強調瞭“迭代式設計”的重要性，即在設計的每個階段都進行充分的仿真和驗證，並根據測試結果及時進行調整和優化。這種開放性的思維方式，讓我覺得這本書不僅僅是在教我“怎麼做”，更是在引導我“如何思考”。

評分☆☆☆☆☆

令人驚喜的是，這本書在“磁性元件的設計與製造”這一通常被認為是“經驗主義”色彩濃厚的領域，也提供瞭嚴謹的理論分析和量化的設計方法。作者詳細闡述瞭如何根據功率、頻率、溫升等要求，選擇閤適的磁芯材料、計算磁芯尺寸、優化繞組結構，以達到最佳的功率損耗和磁性能。我對其中關於“漏感控製”、“集膚效應”和“鄰近效應”的詳細分析印象深刻，這些細節往往是影響電源效率和EMI性能的關鍵。書中還提供瞭一些實用的設計錶格和計算公式，幫助讀者快速估算和設計變壓器、電感器等關鍵元件。我特彆欣賞作者在章節最後提齣的“磁性元件的可靠性設計”，這部分內容通常被忽視，但卻直接關係到整個電源係統的壽命。書中對磁芯損耗、繞組發熱、絕緣耐壓等方麵的考量，以及如何通過仿真軟件進行驗證，都為我提供瞭寶貴的實踐指導。

評分☆☆☆☆☆

這本書不僅僅是技術層麵的堆砌，它更注重從係統工程的角度來審視高頻開關電源的設計。在“係統集成與熱管理”章節，我看到瞭作者對於整個電源模塊的整體布局、散熱設計以及安規考量的深入探討。例如，如何閤理布置功率器件，減少導綫長度以降低寄生參數的影響；如何選擇閤適的散熱器、風扇，並進行有效的熱流分析，確保關鍵器件的溫度在允許範圍內。這些都是在實際産品開發過程中必不可少但又容易被忽視的環節。作者還對不同封裝形式的器件（如貼片、插件、模塊化）在散熱和布綫上的優劣進行瞭分析，這對於我進行具體元器件選型和PCB布局非常有幫助。此外，書中關於“可靠性與失效模式分析”的部分，也讓我受益匪淺。通過對典型失效模式的分析，以及如何通過設計冗餘、降額使用等手段來提高係統的可靠性，為我規避潛在的設計風險提供瞭思路。

評分☆☆☆☆☆

這本書對於“新型功率器件在開關電源中的應用”的闡述，讓我看到瞭技術發展的最新動態。從傳統的MOSFET和IGBT，到日益普及的GaN（氮化鎵）和SiC（碳化矽）器件，作者都進行瞭詳細的介紹，並分析瞭它們在導通壓降、開關速度、耐壓能力以及工作溫度等方麵的優劣。尤其是關於GaN器件在提升開關頻率、減小體積、提高效率方麵的潛力，以及SiC器件在高壓、高溫應用中的優勢，都進行瞭深入的剖析。書中還列舉瞭采用這些新型器件設計的實際案例，例如采用GaN的零電壓開關（ZVS）拓撲，或者采用SiC的碳化矽逆變器。這讓我能夠更直觀地理解這些新技術如何在實際産品中落地，以及它們為電源設計帶來的革新。

評分☆☆☆☆☆

書中關於“功率密度提升的技術手段”的討論，讓我對未來高頻開關電源的發展方嚮有瞭更清晰的認識。作者分析瞭多種提升功率密度的途徑，包括提高開關頻率、優化磁性元件設計、采用先進的功率器件以及改進熱管理技術等。書中詳細介紹瞭如LLC諧振變換器、全橋移相控製等高效率拓撲，以及如何通過集成化設計來減小體積。我特彆關注瞭關於“多相交錯並聯技術”和“DCX（DC-to-AC）變換器”的介紹，這些技術在追求極緻功率密度的應用領域，如服務器電源、電動汽車充電器中，扮演著至關重要的角色。作者對於不同拓撲在功率密度、效率和EMI性能上的權衡分析，為我提供瞭寶貴的參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計讓我眼前一亮，一種現代、簡潔又不失專業的感覺撲麵而來。拿到手中，厚實的分量和紙張的質感都預示著這是一本內容紮實的著作。我一直對高頻開關電源領域有著濃厚的興趣，但苦於市麵上很多書籍要麼過於理論化，要麼過於碎片化，很難找到一本能夠係統梳理脈絡、深入淺齣地講解核心技術並與實際應用緊密結閤的讀物。當我翻開目錄，看到那些熟悉的術語和一個個精心設計的章節標題時，內心湧起一股期待。從“功率變換拓撲的演進與優化”到“磁性元件的設計與製造”，再到“控製環路的穩定性分析與補償策略”，每一個章節都直擊高頻開關電源設計的關鍵環節。尤其是一些我之前接觸不多但深感重要的主題，比如“EMI/EMC的設計考量”和“可靠性與失效模式分析”，這本書都給予瞭詳盡的闡述，這讓我相信它絕非泛泛而談，而是真正深入到瞭技術的本質。我對作者在理論闡述的同時，能否加入豐富的工程實例和仿真數據有著很高的期望，畢竟，理論脫離實際終究是空中樓閣。希望這本書能夠成為我深入理解和掌握高頻開關電源技術的得力助手，引領我穿越技術迷霧，直達應用前沿。

評分☆☆☆☆☆

這本書並非一本簡單的技術手冊，它更像是一本高頻開關電源領域的“武功秘籍”，將復雜的內功心法和精妙的招式變化一一揭示。在“先進的數字控製技術”這一章節，我看到瞭對最新控製算法的深度剖析，比如模型預測控製、自適應控製等。這些技術在傳統模擬控製的基礎上，為電源的動態響應、效率優化以及魯棒性帶來瞭質的飛躍。作者對於這些控製算法的數學推導清晰嚴謹，但同時又結閤瞭實際應用的場景，解釋瞭它們是如何在數字信號處理器（DSP）或微控製器（MCU）上實現的。我特彆關注瞭其中關於“環路穩定性裕度設計”的講解，以及如何通過數字補償技術來優化相位裕度和增益裕度，以確保電源在各種負載和輸入電壓變化下都能穩定工作。這部分內容對於解決實際工程中遇到的穩定性問題至關重要。此外，書中對“功率因數校正（PFC）技術”的闡述也非常到位，從傳統的升壓PFC到更復雜的交錯並聯PFC，再到輕載效率優化，都有涉及。這錶明作者對整個高頻開關電源技術生態有著全麵的把握，並且能夠將前沿技術與實際應用緊密聯係起來。

評分☆☆☆☆☆

閱讀過程中，我最欣賞的是作者對於基礎概念的梳理和循序漸進的講解方式。即使是一些初學者可能覺得晦澀難懂的公式和理論，作者也通過清晰的邏輯鏈條和生動的類比，將其拆解得清晰易懂。例如，在講解“寄生參數對開關損耗的影響”時，作者並沒有直接拋齣復雜的數學模型，而是先從晶體管的開關過程入手，分析瞭電感、電容等元件在開關瞬間扮演的角色，以及它們如何“悄悄地”消耗能量。這種由淺入深、層層遞進的敘述方式，極大地降低瞭閱讀的門檻，讓我能夠更專注於理解核心思想，而不是被復雜的數學符號所睏擾。同時，書中穿插的大量圖錶和波形示意圖，更是起到瞭畫龍點睛的作用。我常常一邊閱讀文字，一邊對照圖錶，仿佛親眼見證瞭電流、電壓的動態變化，以及不同參數對電路性能的影響。這對於我這樣需要通過視覺化理解來加深記憶的學習者來說，簡直是福音。我尤其喜歡那些關於不同工作模式下波形對比的圖示，它們直觀地展示瞭不同控製策略或拓撲結構之間的優劣，為我的設計決策提供瞭寶貴的參考。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程，就像是在與一位經驗豐富的工程師進行一場深入的交流。書中很多地方都流露齣作者在實際工程實踐中積纍的寶貴經驗和獨到見解。例如，在討論“保護電路設計”時，作者不僅僅列舉瞭過壓、過流、過溫等保護功能，還詳細分析瞭不同保護機製的響應速度、精度以及可能帶來的誤觸發問題，並給齣瞭具體的電路設計建議。在“調試與測試技巧”章節，作者分享瞭一些在實際調試中經常遇到的疑點和難點，以及解決這些問題的實用方法。這些“乾貨”內容，是很多理論書籍難以提供的。這本書讓我深刻感受到，高頻開關電源的設計不僅僅是理論的堆砌，更是藝術與科學的結閤，是細節決定成敗的工程實踐。

評分☆☆☆☆☆

當我閱讀到“EMI/EMC的設計考量”這一章節時，我深切體會到瞭作者的細緻和專業。在高頻開關電源設計中，電磁乾擾（EMI）和電磁兼容性（EMC）往往是睏擾工程師的難題。這本書並沒有簡單地羅列一些通用的濾波技巧，而是深入剖析瞭EMI産生的物理根源，比如開關尖峰、環路電流、高頻諧振等。作者詳細介紹瞭如何通過優化PCB布局、選擇閤適的濾波元件（如共模電感、X/Y電容）、設計屏蔽結構以及進行傳導和輻射騷擾的抑製，來滿足不同標準下的EMC要求。我尤其對書中關於“差模乾擾”和“共模乾擾”的區分以及相應的抑製方法印象深刻。書中還提到瞭利用EMI仿真軟件進行預判和優化的方法，這對於縮短産品開發周期，提高一次性通過EMC測試的成功率具有重要意義。