現代儀器電源--原理技術設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張建生 著

圖書標籤:

• 儀器電源
• 電源技術
• 開關電源
• 電力電子
• 電路設計
• 模擬電路
• 電源管理
• 嵌入式係統
• 測試測量
• 電子工程

店鋪： 炫麗之舞圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030150950

商品編碼：29558444019

包裝：平裝

齣版時間：2005-07-01

基本信息

書名：現代儀器電源--原理技術設計

定價：28.00元

作者：張建生

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2005-07-01

ISBN：9787030150950

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.459kg

編輯推薦

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內容提要

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本書緊密結閤具體産品，係統全麵地介紹新型儀器電源技術的基本原理和實用技術，具有較強的實用性和針對性。全書內容包括：開關電源原理，開關電源性能分析，開關電源中功率器件性能分析，開關電源産品設計與工藝，通信用智能開關電源的監控係統及高頻開關電源係統，通信機房電源的配置，通信用新型電源電池，新型智能開關電源設計仿真等。此外，附錄中還列齣瞭和開關電源相關的高頻功率變壓器的設計，以及部分電源 MOSFET器件參數錶，以供讀者參考。
本書可作為電氣工程及自動化專業、電子信息專業、通信工程專業的教材或輔導用書，也可供其他相關專業及對現代儀器電源感興趣的讀者閱讀。

目錄

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章 開關電源基礎
　1.1 開關電源基礎
　1.2 開關電源的功率變換電路
　1.3 開關電源的反饋控製電路
　1.4 開關電源驅動電路
　1.5 開關電源功率因數及校正器
第二章 開關電源的性能指標
　2.1 電源指標體係介紹
　2.2 開關電源與其他電源的性質比較
第三章 開關電源常用的集成控製器
　3.1 SG1524係列開關電源控製器
　3.2 TL494型開關電源集成控製器
　3.3 UC1842係列開關電源集成控製器
第四章 開關電源主控元器件
　4.1 二極管
　4.2 功率晶體管
　4.3 功率MOS場效應晶體管
　4.4 絕緣柵雙極晶體管
　4.5 光電耦閤器
　4.6 精密可調基準 電源
　4.7 開關電源中使用的厚膜電路
　4.8 開關電源中使用的電容器
第五章 開關電源産品設計與工藝
　5.1 概述
　5.2 變壓器的設計
　5.3 開關管與整流二極管的參數計算
　5.4 吸收迴路的設計計算
　5.5 功率晶全管的選擇
　5.6 功率晶體管的保護電路設計
　5.7 MOSFET的選擇與保護
第六章 通信用智能開關電源的監控係統
　6.1 智能開關電源的監控原理
　6.2 電源監控係統的通信接口與通信協議
　6.3 DK係列智能開關電源監控模塊
　6.4 MSS3000多媒體集中監控係統
　6.5 監控係統實例
第七章 通信用智能高頻一菤電源係統
　7.1 概述
　7.2 PS48600型智能高頻開關電源係統
　7.3 諧振型通信開關穩壓電源係統
第八章 通信機房電源配置
　8.1 概述
　8.2 機房電源的設置
　8.3 接地、防雷及各種保護措施
　8.5 電力電池機房的設計
第九章 通信用新型電源電池
　9.1 通信用蔗園電池的發展動態和分類
　9.2 鉛酸蓄電池的基本工作原理和應用
　9.3 鎳鎘電池
　9.4 鎳金屬氫化物電池
　9.5 鋰離子電池
　9.6 太陽能電池
第十章 新型智能開關電源設計仿真
　10.1 開關電源計算機仿真技術
　10.2 MATLAB語言在新型智能開關電源仿真中的應用
　10.3 ISPICE及其在開關電源仿真中的應用
　10.4 新型智能開關電源的優化設計方法
　10.5 工程優化的基本內容
　10.6 開關電源應用優化方法的幾個問題
附錄1 高頻功率變壓器的設計
附錄2 部分電源MOSFET器件參數錶
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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驅動變革的能量之源：精選電源技術與現代儀器應用 在現代科技飛速發展的浪潮中，每一個精密儀器的穩定運行，每一次科學實驗的精確捕捉，都離不開一個關鍵的支撐——可靠的電源。電源，作為所有電子設備跳動的心髒，其性能的優劣直接決定瞭整個係統的錶現。本書《驅動變革的能量之源：精選電源技術與現代儀器應用》正是緻力於深入剖析電源領域的核心技術，並闡述其在各類現代儀器中不可或缺的應用價值，旨在為工程師、研究人員以及相關領域從業者提供一個全麵、係統且具有實踐指導意義的參考。 本書的編寫並非僅僅停留在理論的堆砌，而是緊密結閤當前電子技術和儀器發展的最新動態，力求展現電源技術如何在不斷演進的科技需求下，實現自身的革新與突破。我們深知，一個先進的儀器，其核心競爭力往往體現在對細節的極緻追求，而電源正是構成這些“細節”的基礎。從毫伏級的精度要求，到毫安級的低功耗設計，再到韆瓦級的功率輸齣，電源技術的廣度和深度，直接影響著儀器在環境監測、醫療診斷、通信導航、工業自動化、生物科技乃至航天探索等諸多領域的應用邊界。 第一部分：電源技術精要——夯實理論根基 本部分將係統性地梳理和講解現代電源技術的核心原理與關鍵設計理念。我們將從最基礎的開關電源拓撲結構入手，深入剖析Buck、Boost、Buck-Boost、SEPIC、Cuk等經典拓撲的原理、優缺點及適用場景。在此基礎上，我們將進一步探討更復雜的隔離型拓撲，如正激、反激、半橋、全橋以及LLC諧振變換器等，詳細闡述其隔離原理、功率傳輸機製以及在不同應用中的優勢。 除瞭拓撲結構，我們還將聚焦於電源設計中的關鍵器件選擇與性能優化。這包括但不限於： 功率開關器件： MOSFET、IGBT、GaN（氮化鎵）和SiC（碳化矽）等器件的特性、選型依據、驅動電路設計以及損耗分析。我們將深入探討GaN和SiC等寬禁帶半導體材料在提高效率、減小體積、提升耐壓和工作溫度方麵的革命性作用，以及它們如何推動下一代高性能電源的發展。 電感與電容： 磁性元件（電感、變壓器）的設計與製造，包括鐵芯材料的選擇、繞組設計、耦閤係數以及高頻損耗的控製。同時，對濾波電容、儲能電容的類型（陶瓷、電解、薄膜）、ESR（等效串聯電阻）、ESL（等效串聯電感）和壽命進行詳細分析，強調其在保證輸齣紋波、瞬態響應和EMI（電磁乾擾）抑製中的重要性。 控製策略： 從傳統的電壓模式（Voltage Mode）和電流模式（Current Mode）控製，到更高級的無傳感器控製（Sensorless Control）、數字控製（Digital Control）以及最新的模型預測控製（Model Predictive Control, MPC）等。我們將深入解析不同控製方法的原理、環路穩定性分析（Bode圖、Nyquist圖）、瞬態響應優化以及如何通過先進的控製算法實現更高的性能和更強的魯棒性。 功率因數校正（PFC）： PFC的重要性及其在降低電網諧波汙染、提高能源利用效率方麵的作用。我們將詳細介紹無源PFC和有源PFC（CCM/DCM工作模式）的設計原理、關鍵器件選擇以及相關標準（如IEC 61000-3-2）。 EMI/EMC設計： 電子設備對電磁兼容性的要求日益提高。本部分將深入探討EMI産生的機理（傳導、輻射），以及如何通過閤理的PCB布局、濾波設計（輸入/輸齣濾波器、EMI抑製元件）、屏蔽和接地技術來滿足相關的EMC標準。 第二部分：現代儀器電源的挑戰與解決方案 進入第二部分，我們將視角轉嚮現代儀器對電源提齣的具體需求和挑戰。隨著儀器集成度的提高、功能的多樣化以及工作環境的復雜化，電源設計麵臨著前所未有的考驗。 高精度與低噪聲： 在科學測量、精密傳感和信號處理等應用中，電源的輸齣電壓紋波和噪聲水平直接影響測量精度。我們將探討如何通過多級濾波、低噪聲綫性穩壓器（LDO）的級聯、以及電源綫上的噪聲抑製技術來達到亞毫伏甚至微伏級的噪聲要求。 高效率與低功耗： 隨著便攜式儀器和節能設備的普及，電源效率和待機功耗成為關鍵指標。我們將深入分析開關電源的效率瓶頸，並介紹最新的高效率技術，如同步整流（Synchronous Rectification）、軟開關技術（Soft Switching）、以及零電壓/零電流開關（ZVS/ZCS）等。同時，針對低功耗應用，將討論如何設計具有極低待機電流的電源管理單元（PMU）。 寬輸入範圍與寬溫工作： 儀器經常需要在各種電源環境下工作，例如從電池供電到市電供電，或是在極端的溫度條件下運行。我們將分析寬輸入電壓範圍電源的設計方法，以及如何通過優化元器件選型和散熱設計來保證儀器在-40°C至+85°C甚至更寬溫度範圍內的穩定運行。 快速瞬態響應： 許多儀器在工作過程中，其負載電流會發生快速、大幅度的變化（例如，激光器的開關，傳感器的周期性工作）。電源必須能夠迅速響應這些負載變化，保持輸齣電壓穩定。我們將探討快速瞬態響應的設計技巧，包括優化控製環路、使用高品質的輸齣電容以及瞬態補償技術。 安全性與可靠性： 電源的安全性（如絕緣、過壓/過流保護）和可靠性（如MTBF——平均無故障時間）是儀器正常運行和使用者安全的基礎。本部分將詳細講解IEC 60601（醫療設備）、IEC 60950/IEC 62368（信息技術設備）等相關安全標準的要求，以及如何通過冗餘設計、故障診斷和失效模式分析（FMEA）來提高電源的整體可靠性。 小型化與集成化： 隨著儀器嚮小型化、便攜化方嚮發展，電源的體積和重量也麵臨著越來越大的壓力。我們將介紹如何通過高開關頻率、集成化的功率模塊（Power Modules）、以及先進的PCB設計技術來實現電源的小型化和高功率密度。 第三部分：現代儀器電源的應用實例解析 為瞭將理論與實踐緊密結閤，本書的第三部分將通過一係列典型現代儀器的電源設計案例，深入剖析電源技術在實際應用中的具體落地。這些案例將涵蓋： 醫療儀器電源： 如心電圖儀（ECG）、監護儀、超聲波診斷儀、X射綫成像設備等的電源挑戰，包括對低噪聲、高可靠性、生物兼容性（隔離要求）和低EMI的嚴格要求。我們將分析其隔離變壓器設計、濾波電路以及安全防護措施。 通信與導航設備電源： 如基站、雷達係統、GPS接收器等的電源設計，重點關注高效率、寬溫工作、高功率密度以及對EMI/EMC的嚴苛要求。 工業自動化電源： 如PLC（可編程邏輯控製器）、伺服驅動器、傳感器網絡等的電源需求，強調其對魯棒性、抗乾擾能力、短路保護以及寬輸入電壓範圍的適應性。 科學研究儀器電源： 如光譜儀、電子顯微鏡、高能物理實驗設備等的電源，特彆關注極低噪聲、高精度電壓/電流輸齣、以及對特定波形輸齣的需求。 便攜式與可穿戴設備電源： 分析低功耗、高效率、電池管理以及快速充電等技術在這些設備中的應用。 通過這些案例分析，讀者不僅能瞭解不同儀器對電源的具體需求，更能學習到設計人員如何運用前述的電源技術來解決實際問題，實現性能、成本、體積和可靠性的最佳平衡。 結語： 《驅動變革的能量之源：精選電源技術與現代儀器應用》是一本力求全麵、深入且具有高度實踐價值的參考書。我們希望通過本書的闡述，能夠幫助讀者深刻理解現代電源技術的發展脈絡、核心原理與設計方法，並能將這些知識有效地應用於各類現代儀器電源的設計與優化中，從而為科技的進步貢獻一份力量，驅動更多顛覆性的技術變革。本書不承諾包羅萬象，但力求精煉、準確，並為讀者指明深入研究的方嚮。

評分☆☆☆☆☆

從“現代儀器”這個詞匯來看，這本書的視野應該超越瞭傳統的電力電子範疇，觸及到智能控製和數字化管理的前沿。今天的電源不再是簡單的“電能轉換器”，它們必須是高度智能化的單元。因此，我非常期待看到關於電源的“數字化”和“智能化”章節。這可能包括如何嵌入微控製器（MCU）或DSP來實現更高級的控製算法，比如數字滑模控製或自適應控製，以應對極端工況。更進一步，電源係統的狀態監控、故障診斷和遠程維護能力也應是現代儀器的標配。書中是否探討瞭如何利用I2C、SPI等總綫協議實現對電壓、電流、溫度等關鍵參數的實時采集和上報？甚至，是否涉及瞭電源健康管理（PHM）在預測性維護中的應用？如果這本書能將傳統的模擬電路設計智慧與現代嵌入式係統和數據分析技術完美融閤，那麼它就不僅僅是一本關於“電源”的書，而是一本關於“現代智能係統能源管理”的權威指南瞭。

評分☆☆☆☆☆

讀完介紹，我感覺這本書的定位可能更偏嚮於“設計指導手冊”而非純理論教材。如果真是如此，那麼它在“技術設計”這個環節上必須下足功夫。我希望看到的是詳盡的電路原理圖、關鍵部分的數學模型推導，以及最重要的是，如何將理論轉化為可製造、可量産的實際産品。比如，在熱管理方麵，現代儀器電源的功率密度越來越高，如何高效地導齣工作産生的熱量，確保器件的長期可靠性，這絕對是一門大學問。書中是否會提供不同封裝器件的熱阻計算方法，以及散熱器選型和風道設計的實用指導？此外，在“可靠性”方麵，電源的壽命和MTBF（平均無故障時間）是儀器性能的基石。我想知道，書中是否探討瞭元器件的老化模型、失效分析方法，以及如何通過冗餘設計和健康監測技術來提升整個電源係統的健壯性。一本優秀的設計指南，應該能夠預見設計過程中可能遇到的所有“坑”，並提供規避它們的成熟方案，而不是隻停留在“可以做到”的層麵，而是要告訴你“應該怎麼做纔能做到最好”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題讓我聯想到，它可能對那些對電源純淨度有苛刻要求的領域——比如醫療影像設備、高精度測量儀器，或是尖端半導體測試設備——有深入的講解。這類儀器對電源噪聲的敏感度極高，任何微小的噪聲引入都可能直接影響測量結果的準確性。因此，我非常好奇書中對“低噪聲設計”的處理深度。這不僅僅是選擇低噪聲LDO（低壓差綫性穩壓器）那麼簡單，更涉及到如何通過巧妙的PCB布局來隔離敏感的模擬電路與高頻開關噪聲源；如何設計多級、多層次的濾波網絡，以應對從DC到射頻範圍內的乾擾；甚至可能涉及屏蔽技術和接地策略的哲學討論。如果書中能詳細對比不同降噪技術（如前置LDO、後級濾波、甚至主動噪聲消除技術）的適用場景和性能權衡，那就太棒瞭。一個好的電源設計師，必須是個噪聲的“獵手”，這本書如果能傳授這種“獵手”的思維方式，價值就不可估量瞭。

評分☆☆☆☆☆

對於一個從事設備集成工作的技術人員來說，電源的“通用性”和“可擴展性”同樣重要。我們經常需要根據不同的應用需求，快速適配不同的輸入電壓範圍（例如，從單相市電到三相工業電網），或者需要支持從幾瓦到幾韆瓦的功率範圍。我期望這本書能提供一個清晰的“設計框架”，而不是一堆孤立的電路塊。也就是說，它應該闡述如何構建一個模塊化的電源架構，使得更換某些關鍵參數（如輸入電壓、輸齣電壓或最大電流）時，隻需要調整少量參數或更換少數幾個磁性元件，而無需從頭開始進行復雜的環路補償計算。如果書中能提供一套關於電源模塊化設計的方法論，並輔以參數化仿真工具的使用指南（比如使用Spice或Matlab進行快速迭代），那麼這本書的實用價值將大大提升。這種係統性的設計思維，比單純的電路圖堆砌要高明得多。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名倒是挺直接的，一看就知道是麵嚮工程技術人員的，估計內容會很硬核。我猜想，如果這本書真的涵蓋瞭“現代儀器電源”的方方麵麵，那它必然要深入探討各種電源拓撲結構——從傳統的綫性電源到高頻開關電源，再到那些針對特定精密儀器設計的超低噪聲、高穩定度電源。我個人對電源紋波抑製和瞬態響應的章節會特彆感興趣。比如，如何設計一個能在極短時間內響應負載突變，同時保持輸齣電壓波動的幅度在微伏級彆的電源係統？這背後涉及的磁性元件設計、濾波電路的優化，以及復雜的反饋控製算法，都是真功夫。這本書如果能詳細剖析這些前沿技術，並給齣實用的設計案例和具體的元器件選型考量，那對我們這些在實驗室裏和各種信號源、示波器打交道的工程師來說，絕對是案頭必備的參考手冊。我特彆期待它能涵蓋一些非傳統電源技術，比如基於新型半導體材料（如SiC或GaN）的高功率密度、高效率電源模塊的實現細節，以及電源係統中的電磁兼容性（EMC）設計策略，這在現代高集成度儀器中是至關重要的環節。