現代儀器電源--原理技術設計 9787030150950 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
• 開關電源
• 電源設計
• 電力電子
• 模擬電路
• 電子技術
• 電源技術
• 高頻電路
• 嵌入式係統
• 電源原理

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030150950

商品編碼：29661716869

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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《電子設備供電係統構建與優化》 內容概要： 本書深入剖析瞭現代電子設備供電係統的設計、實現與優化之道。全書共分為五個部分，旨在為讀者提供一個係統、全麵且實用的技術指南，覆蓋瞭從基礎理論到前沿技術的方方麵麵，能夠幫助工程師、研究人員以及愛好者構建齣高效、穩定、可靠且符閤特定需求的電子設備供電解決方案。 第一部分：供電係統基礎理論與關鍵要素 本部分是全書的基石，重點在於夯實讀者對供電係統基本原理的理解。 Chapter 1：供電係統的核心任務與挑戰 詳細闡述瞭供電係統在電子設備中的不可或缺性，分析瞭其承載的能量轉換、電壓調節、電流供給、噪聲抑製、安全保護等核心功能。 深入探討瞭當前電子設備供電麵臨的主要挑戰，包括日益增長的功率密度需求、對能效提升的迫切要求、越來越嚴格的電磁兼容性（EMC）標準、對係統穩定性和可靠性的極緻追求，以及在復雜多變的外部環境下保持正常工作的能力。 通過列舉不同類型電子設備（如消費電子、工業控製、通信設備、醫療器械等）對供電係統的差異化需求，引發讀者對供電係統設計復雜性的思考。 Chapter 2：電源拓撲結構的選擇與分析 係統性地介紹瞭綫性電源和開關電源（SMPS）兩大類基本電源拓撲。 詳細分析瞭綫性電源的優缺點，包括其簡單、低噪聲的特點，以及低效率、體積大、發熱量高等局限性，並介紹瞭其適用的場景。 深入剖析瞭各種主流開關電源拓撲，如降壓（Buck）、升壓（Boost）、升降壓（Buck-Boost）、反激（Flyback）、正激（Forward）、全橋（Full-Bridge）、半橋（Half-Bridge）等。 對每種拓撲的電路原理、工作模式、電壓電流變換關係、效率特點、噪聲特性、功率密度以及適用範圍進行瞭詳細的數學推導和圖示講解。 提供瞭如何根據具體應用需求（如輸入/輸齣電壓範圍、輸齣電流大小、效率目標、成本預算、尺寸限製、噪聲要求等）進行拓撲結構選擇的決策樹和權衡分析方法。 Chapter 3：關鍵元器件的選型與性能考量 功率半導體器件： 詳細介紹瞭MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）、IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）、二極管（包括肖特基二極管、恢復二極管）等在功率變換電路中的作用。 分析瞭這些器件的導通壓降、開關損耗、耐壓等級、電流能力、熱阻、封裝類型以及可靠性參數。 指導讀者如何根據工作電壓、電流、開關頻率和效率要求進行器件的初步選型，並強調瞭關注器件的門極驅動特性和體二極管的性能。 磁性元件（電感與變壓器）： 闡述瞭電感和變壓器在能量存儲、隔離、電壓/電流變換中的關鍵作用。 深入講解瞭磁芯材料（如鐵氧體、坡莫閤金、非晶閤金等）的特性（磁導率、飽和磁通密度、損耗等）及其對電源性能的影響。 分析瞭電感量的計算、繞組設計、匝數比、漏感、寄生電容等對開關電源穩定性和效率的影響。 強調瞭如何根據工作電流、電感值、直流疊加特性、溫升限製以及尺寸要求來設計或選擇閤適的磁性元件。 儲能元件（電容）： 詳細介紹瞭電解電容（鋁電解、固體聚閤物電容）、陶瓷電容（MLCC）、薄膜電容等在濾波、儲能和旁路作用。 分析瞭這些電容的等效串聯電阻（ESR）、等效串聯電感（ESL）、耐壓、容值、工作溫度範圍、壽命以及紋波電流承受能力。 指導讀者如何根據輸齣濾波、輸入濾波、紋波抑製和瞬態響應要求來選擇閤適類型的電容，並強調瞭多電容並聯策略的優點。 控製芯片與驅動電路： 介紹瞭幾類常用的PWM（脈衝寬度調製）控製器、LLC諧振控製器、PFC（功率因數校正）控製器等專用集成電路（IC）。 講解瞭這些控製IC的功能（如過壓保護、過流保護、欠壓鎖定、軟啓動、頻率抖動等）及其與功率器件的接口。 闡述瞭驅動電路的設計原則，包括信號隔離、驅動能力、驅動時序以及驅動損耗的優化。 第二部分：高性能電源的設計與實現技術 本部分聚焦於如何通過精巧的設計實現高性能的電源係統。 Chapter 4：效率優化策略 降低導通損耗： 討論瞭低導通電阻MOSFET的選用、並聯使用功率器件、優化PCB布綫降低導綫電阻等方法。 降低開關損耗： 深入研究瞭軟開關技術（如零電壓開關ZVS、零電流開關ZCS）在LLC諧振變換器、相移全橋變換器中的應用。講解瞭如何通過調整諧振參數、優化死區時間來減小開關損耗。 降低磁性元件損耗： 探討瞭磁芯材料的選擇、優化的磁路設計、改進繞組工藝（如多股綫、扁平綫）以降低渦流損耗和磁滯損耗。 降低輔助電路損耗： 分析瞭待機功耗、控製電路功耗的來源，提齣瞭低功耗控製IC、高效的輔助電源設計方法。 功率因數校正（PFC）： 詳細介紹瞭主動式PFC（APFC）和無源式PFC（PPFC）的工作原理、拓撲結構（如Boost PFC、SEPIC PFC）以及實現高功率因數的關鍵技術，包括榖值導通（CrCM）、臨界導通（CRM）和連續導通（CCM）模式的PFC控製。 Chapter 5：紋波與噪聲抑製技術 理解紋波與噪聲的來源： 分析瞭開關噪聲（EMI）、傳導噪聲、功率器件開關過程中的瞬態振鈴、PCB走綫耦閤、元器件自身的噪聲等。 濾波器的設計與應用： 詳細講解瞭輸入濾波器（LC、π型）、輸齣濾波器（LC、RC）的設計原則，包括截止頻率、阻抗匹配、濾波性能的計算。 PCB布局布綫優化： 強調瞭地平麵、電源平麵、信號走綫的閤理分割與連接，減小環路麵積，避免交叉耦閤。 屏蔽與隔離技術： 介紹瞭金屬屏蔽殼、磁屏蔽的應用，以及差分信號、光耦隔離在降低噪聲傳播中的作用。 元器件的去耦與旁路： 講解瞭不同類型電容在不同頻率段的旁路效果，強調瞭高速數字電路中對高頻旁路電容的閤理布置。 Chapter 6：瞬態響應與動態穩定性 瞬態響應的定義與影響： 解釋瞭輸齣電壓在負載突變時産生的過衝、下衝及其對電子設備性能的影響。 環路補償設計： 深入講解瞭PID（比例-積分-微分）控製器的原理，以及如何通過伯德圖、根軌跡等分析方法對電壓反饋環路進行補償設計，以獲得快速、無振蕩的瞬態響應。 關鍵參數的優化： 討論瞭輸齣電容容量、ESR，以及控製環路的增益和相裕度對瞬態響應的影響。 動態負載下的穩定性： 分析瞭在多路輸齣、動態負載變化劇烈場景下的電源穩定性問題，提齣瞭相應的解決方案。 Chapter 7：可靠性與安全性設計 過壓、過流、過溫保護： 詳細介紹瞭各種保護電路的設計，包括閾值設定、保護響應時間、保護恢復機製。 軟啓動與浪湧電流抑製： 講解瞭軟啓動技術如何平滑啓動過程，避免對後級電路造成衝擊，以及如何設計限流電路抑製啓動時的浪湧電流。 絕緣與電氣間隙： 闡述瞭高壓隔離電路設計的要求，包括介質強度、電氣間隙、爬電距離，以及相關的安全標準（如IEC/EN 60950, IEC/EN 62368等）。 元器件的可靠性選型： 強調瞭選擇具有良好MTBF（平均無故障時間）的元器件，並對關鍵元器件（如電解電容）的壽命進行估算。 散熱設計： 討論瞭自然對流、強製風冷、熱管、液冷等散熱方式，以及PCB散熱敷銅、增加散熱片等技巧，確保器件工作在安全溫度範圍內。 第三部分：特定應用場景的電源設計 本部分將理論與實踐相結閤，針對幾種典型的應用場景進行深入分析。 Chapter 8：高效LED照明驅動電源設計 分析瞭LED的伏安特性，PWM調光與模擬調光方式。 介紹瞭適用於LED照明的開關電源拓撲，如Buck、Boost、SEPIC、Flyback等，並重點討論瞭恒流輸齣控製的實現。 探討瞭多串並聯LED的均流技術、功率因數校正（PFC）在LED驅動中的應用、以及EMI的抑製。 強調瞭散熱與壽命設計。 Chapter 9：通信設備供電係統設計 分析瞭通信設備對電源的嚴苛要求：高可靠性、低紋波、快速動態響應、寬溫工作範圍。 介紹瞭高密度、高效率的DC-DC變換器設計，如LLC諧振變換器、相移全橋變換器。 討論瞭冗餘電源設計（N+1冗餘）、熱插拔技術、集中供電與分布式供電架構。 重點關注瞭電磁兼容性（EMC）設計與測試。 Chapter 10：工業控製與嵌入式係統電源 分析瞭工業環境的復雜性（如強乾擾、寬溫、高濕）對電源提齣的挑戰。 介紹瞭高可靠性的DC-DC模塊、隔離型電源設計。 討論瞭電源的保護功能（如防反接、過載保護、短路保護）在工業應用中的重要性。 闡述瞭低功耗待機電源、多路輸齣電源的設計。 介紹瞭針對嵌入式係統設計的低成本、小型化電源解決方案。 第四部分：先進的電源技術與趨勢 本部分將帶領讀者瞭解電源領域的前沿技術和未來發展方嚮。 Chapter 11：無綫充電與能量收集技術 詳細闡述瞭電磁感應式、磁共振式無綫充電的原理，包括綫圈設計、匹配網絡、效率優化。 介紹瞭能量收集技術（如太陽能、熱電、射頻能量收集）在低功耗物聯網設備中的應用。 探討瞭能量收集電源的低功耗管理與存儲技術。 Chapter 12：GaN與SiC在高功率電源中的應用 深入分析瞭氮化鎵（GaN）和碳化矽（SiC）等寬禁帶半導體材料的特性，包括其高耐壓、低導通電阻、高開關速度等優勢。 探討瞭GaN/SiC器件在開關電源中的應用，如何實現更高的效率、更高的功率密度和更低的EMI。 介紹瞭GaN/SiC驅動電路的設計要點與挑戰。 Chapter 13：數字化與智能化電源控製 介紹瞭數字電源控製的基本原理，包括數字信號處理器（DSP）、微控製器（MCU）在電源中的應用。 探討瞭數字電源在參數配置、動態調整、故障診斷、遠程監控等方麵的優勢。 展望瞭人工智能（AI）在電源優化、故障預測、自適應控製等方麵的應用前景。 第五部分：電源設計實踐與工具 本部分提供實際的設計指導和工具介紹，幫助讀者將理論知識轉化為實際成果。 Chapter 14：電源設計流程與仿真分析 係統梳理瞭從需求分析、方案設計、原理圖繪製、PCB布局、樣機製作、調試測試到量産的全過程。 詳細介紹瞭各種電子設計自動化（EDA）工具（如Altium Designer, Cadence Allegro, PSpice, LTspice, MATLAB/Simulink等）在電源設計中的應用，包括原理圖編輯、PCB布局、電磁仿真、熱仿真、電路仿真等。 強調瞭仿真在驗證設計、預測性能、優化參數中的重要性。 Chapter 15：電源的測試與測量 介紹瞭常用的電源測試儀器，如示波器、頻譜分析儀、直流電子負載、電源測量儀、LCR測試儀等。 詳細講解瞭輸齣電壓紋波、瞬態響應、效率、功率因數、EMI/EMC等關鍵參數的測量方法和注意事項。 提供瞭典型電源參數的測試報告模闆。 Chapter 16：故障診斷與維修技巧 總結瞭常見的電源故障現象及其可能的原因。 提供瞭係統化的故障診斷方法，包括目視檢查、替換法、代換法、測量法等。 分享瞭一些實用的維修技巧和安全注意事項。 通過本書的學習，讀者將能夠深刻理解現代電子設備供電係統的設計精髓，掌握構建高效、穩定、可靠電源係統的關鍵技術，並能應對日益復雜的工程挑戰，從而在電子工程領域取得更大的成功。

評分☆☆☆☆☆

閱讀一本技術書籍，作者的寫作風格和錶達習慣是影響吸收效率的關鍵因素。這本書的語言風格非常嚴謹，用詞精確，沒有過多花哨的修飾，一切都圍繞著技術核心展開，這非常符閤我個人偏好的學習方式。我能感覺到作者是一位非常嚴謹的工程師或者學者，他們知道如何用最簡潔的語言描述復雜的物理過程。例如，在描述欠壓鎖定（UVLO）或軟啓動電路時，文字的邏輯遞進非常清晰，每一步的參數設定都有明確的物理或技術依據支撐，讓人感覺每學到一個知識點都是紮實可靠的。如果作者能在設計案例部分，多加入一些對比分析，比如為什麼在這個特定應用中選擇瞭反激式拓撲而非LLC，並詳細列齣選擇前後的性能指標對比（如瞬態響應、EMI輻射水平），那將極大地增強說服力，幫助我們建立更完善的決策框架。這種從“是什麼”到“為什麼”再到“如何做”的完整閉環，是優秀技術書籍的標誌。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得非常專業，那種略帶工業感的深色調和清晰的字體排布，一下子就抓住瞭我的眼球。我最近剛好在負責一個涉及到精密測量設備供電係統的項目，急需一本能夠係統梳理電源原理和設計方法的參考書。市麵上很多同類書籍要麼過於側重理論推導，讓人望而生畏，要麼就是停留在簡單的電路介紹層麵，缺乏工程實踐的指導深度。這本書的標題《現代儀器電源——原理技術設計》給我的感覺是，它正好卡在瞭理論深度和工程實用性之間的黃金分割點。我特彆期待它能在開關電源拓撲結構的選擇、噪聲抑製與電磁兼容（EMC）處理這些關鍵環節提供獨到的見解。畢竟，在現代高精度儀器中，電源的純淨度和穩定性直接決定瞭測量的極限精度，這可不是隨便一個普通電源設計手冊就能解決的問題。我希望這本書能深入剖析不同應用場景下（比如高分辨率ADC驅動、低噪聲放大器供電）對電源的具體苛刻要求，並提供一套行之有效的設計流程和驗證方法。如果它能結閤最新的半導體器件發展趨勢，給齣一些前沿的解決方案，那無疑將是錦上添花。我對它在“技術設計”這部分內容的詳實程度抱有極高的期望，因為它將直接指導我後續的設計工作，避免走不必要的彎路。

評分☆☆☆☆☆

從內容組織上看，這本書似乎在努力平衡“原理”與“設計”之間的張力。很多技術書籍要麼是過於偏重數學公式的推導，讀起來像在啃硬骨頭，要麼就是堆砌datasheet上的參數，缺乏對背後的物理機製的解釋。我初步翻閱的幾頁內容顯示，它在解釋諸如磁性元件（變壓器和電感）的設計優化時，既給齣瞭必要的等效電路模型，又沒有迴避實際繞製工藝中可能齣現的飽和、漏感等問題對性能的影響。這種深度兼顧廣度的敘述方式，對於我這種需要快速理解底層原理並將其轉化為實際産品設計的人來說，簡直是福音。我尤其關注它對高效率、高功率密度要求的應對策略，比如在麵嚮便攜式或高集成度儀器時，如何在高頻開關和熱管理之間找到最佳平衡點。如果它能深入探討熱設計對元器件壽命和長期穩定性的影響，並給齣實用的熱仿真或熱分析指導，那麼這本書的實用價值將是無可估量的。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本書的目錄時，我被其清晰的邏輯結構所摺服。它沒有像許多教材那樣冗長地從最基本的電學定律開始講起，而是直奔主題，聚焦於“現代儀器”這一特定應用領域對電源的特殊要求。我注意到其中有一章專門講解瞭紋波和噪聲的量化分析與抑製技術，這正是我目前工作中的一個痛點。過去我都是靠經驗和反復試錯來降低電源噪聲，但總感覺不夠係統。這本書似乎提供瞭一個更科學、更可預測的工具箱，教你如何從源頭上控製噪聲的産生，而不是僅僅在輸齣端做被動的濾波。更令我驚喜的是，它似乎還涉及到瞭電源管理芯片（PMIC）在儀器級應用中的高級配置技巧，這一點在很多基礎讀物中是極少被深入探討的。我猜測作者在編寫時，一定是基於多年的實際項目經驗，把那些隻有在真實調試中纔會暴露齣來的“陷阱”都提前指瞭齣來。這種高度的實踐導嚮性，讓這本書的價值立刻提升瞭一個檔次，它不再是冰冷的理論集閤，而是工程師的實戰手冊。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的期待還集中在它對係統層麵的考量上。現代儀器電源的設計絕不僅僅是設計一塊PCB，它涉及到復雜的係統集成問題，包括與其他敏感電路的隔離、係統級的功耗預算管理，以及在極端環境下的可靠性保障。我希望這本書能超越單個電源模塊的設計範疇，提供一些關於整個儀器電源架構的宏觀指導。比如，如何閤理劃分不同的供電域（模擬、數字、射頻），如何設計高效的電源監控和故障診斷機製。如果書中能提及最新的行業標準（如醫療設備或航空航天領域對電源的特定要求），並指導讀者如何將這些標準轉化為可執行的設計規範，那就太棒瞭。總之，我希望這本書不僅僅是一本“工具書”，更是一本能夠提升我電源設計思維層次的“思想指南”。它應該能幫助我從一個僅僅能“搭齣能工作的電源”的設計者，成長為一個能夠設計齣“極緻穩定、高度可靠”的係統級電源架構師。