现代仪器电源--原理技术设计 9787030150950 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张建生 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030150950

商品编码：29690922440

包装：平装

出版时间：2005-07-01

基本信息

书名:现代仪器电源--原理技术设计

：28.00元

售价：19.0元,便宜9.0元,折扣67

作者:张建生

出版社：科学出版社

出版日期：2005-07-01

ISBN：9787030150950

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版次：1

装帧：平装

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商品重量：0.459kg

编辑推荐

内容提要

本书紧密结合具体产品，系统全面地介绍新型仪器电源技术的基本原理和实用技术，具有较强的实用性和针对性。全书内容包括：开关电源原理，开关电源性能分析，开关电源中功率器件性能分析，开关电源产品设计与工艺，通信用智能开关电源的监控系统及高频开关电源系统，通信机房电源的配置，通信用新型电源电池，新型智能开关电源设计仿真等。此外，附录中还列出了和开关电源相关的高频功率变压器的设计，以及部分电源 MOSFET器件参数表，以供读者参考。
本书可作为电气工程及自动化专业、电子信息专业、通信工程专业的教材或辅导用书，也可供其他相关专业及对现代仪器电源感兴趣的读者阅读。

目录

章 开关电源基础
　1.1 开关电源基础
　1.2 开关电源的功率变换电路
　1.3 开关电源的反馈控制电路
　1.4 开关电源驱动电路
　1.5 开关电源功率因数及校正器
第二章 开关电源的性能指标
　2.1 电源指标体系介绍
　2.2 开关电源与其他电源的性质比较
第三章 开关电源常用的集成控制器
　3.1 SG1524系列开关电源控制器
　3.2 TL494型开关电源集成控制器
　3.3 UC1842系列开关电源集成控制器
第四章 开关电源主控元器件
　4.1 二极管
　4.2 功率晶体管
　4.3 功率MOS场效应晶体管
　4.4 绝缘栅双极晶体管
　4.5 光电耦合器
　4.6 精密可调基准 电源
　4.7 开关电源中使用的厚膜电路
　4.8 开关电源中使用的电容器
第五章 开关电源产品设计与工艺
　5.1 概述
　5.2 变压器的设计
　5.3 开关管与整流二极管的参数计算
　5.4 吸收回路的设计计算
　5.5 功率晶全管的选择
　5.6 功率晶体管的保护电路设计
　5.7 MOSFET的选择与保护
第六章 通信用智能开关电源的监控系统
　6.1 智能开关电源的监控原理
　6.2 电源监控系统的通信接口与通信协议
　6.3 DK系列智能开关电源监控模块
　6.4 MSS3000多媒体集中监控系统
　6.5 监控系统实例
第七章 通信用智能高频一菤电源系统
　7.1 概述
　7.2 PS48600型智能高频开关电源系统
　7.3 谐振型通信开关稳压电源系统
第八章 通信机房电源配置
　8.1 概述
　8.2 机房电源的设置
　8.3 接地、防雷及各种保护措施
　8.5 电力电池机房的设计
第九章 通信用新型电源电池
　9.1 通信用蔗园电池的发展动态和分类
　9.2 铅酸蓄电池的基本工作原理和应用
　9.3 镍镉电池
　9.4 镍金属氢化物电池
　9.5 锂离子电池
　9.6 太阳能电池
第十章 新型智能开关电源设计仿真
　10.1 开关电源计算机仿真技术
　10.2 MATLAB语言在新型智能开关电源仿真中的应用
　10.3 ISPICE及其在开关电源仿真中的应用
　10.4 新型智能开关电源的优化设计方法
　10.5 工程优化的基本内容
　10.6 开关电源应用优化方法的几个问题
附录1 高频功率变压器的设计
附录2 部分电源MOSFET器件参数表
参考文献

作者介绍

文摘

序言

《现代仪器仪表供电技术解析》 一、 引言：仪器仪表供电的基石与挑战 在现代科技飞速发展的浪潮中，仪器仪表作为科学研究、工业生产、医疗诊断、环境保护等众多领域不可或缺的“眼睛”与“触角”，其性能的稳定与准确，很大程度上取决于可靠且高质量的供电系统。传统的供电方式往往存在效率低下、噪声干扰、体积庞大、能耗过高等问题，已难以满足日益精密化、小型化、智能化以及绿色环保的仪器仪表发展需求。因此，深入理解和掌握先进的仪器仪表供电技术，不仅是提升仪器仪表整体性能的关键，更是推动相关领域技术革新的重要驱动力。《现代仪器仪表供电技术解析》一书，正是基于这一时代需求，系统性地梳理了现代仪器仪表供电技术的发展脉络、核心原理、关键设计方法以及前沿应用，旨在为广大仪器仪表研发工程师、技术人员、以及相关专业的学生提供一本全面、深入、实用的参考指南。 本书并非仅停留在对电源电路原理的简单罗列，而是将视角聚焦于仪器仪表这一特定应用场景，深刻剖析其对供电系统的独特要求，如极低的噪声敏感度、高精度直流输出、宽范围的输入电压适应性、严格的电磁兼容性（EMC）设计、以及对电源效率和功率密度的极致追求。这些严苛的要求，促使仪器仪表供电技术朝着更高效、更稳定、更紧凑、更智能化的方向不断演进。 二、 核心供电拓扑与原理深度解析 本书首先会详细介绍当前广泛应用于仪器仪表领域的各类核心供电拓扑。这包括： 1. 线性稳压器（LDO）：尽管存在效率上的先天不足，但LDO以其卓越的噪声抑制能力和简单易用性，在对噪声要求极高的模拟电路、高精度传感器等前端信号调理部分仍具有不可替代的地位。本书将深入探讨不同类型的LDO，如低压差（Low Dropout）稳压器，以及它们在降低输出噪声、提高电源抑制比（PSRR）方面的关键设计考量，例如如何选择合适的器件、优化PCB布局以减少寄生效应。 2. 开关稳压器（Switching Regulators）：以其高效率和高功率密度成为现代仪器仪表供电的主流。本书将对多种经典和先进的开关稳压器拓扑进行详尽的原理分析，包括： 降压（Buck）变换器：介绍其基本工作原理、占空比控制、电感和电容的选择原则，以及如何通过多相并联、同步整流等技术来提升效率和降低纹波。 升压（Boost）变换器：阐述其将低输入电压升至高输出电压的能力，并分析其在电池供电仪器中的重要性。 升降压（Buck-Boost）变换器：揭示其能实现高于输入电压和低于输入电压输出的灵活性，特别适用于输入电压波动范围大的场合。 反激（Flyback）变换器：解析其隔离型设计的特点，以及如何在一次侧和二次侧之间实现能量的传递，并强调其在实现多路隔离输出和低成本隔离需求时的优势。 正激（Forward）变换器：介绍其与反激变换器的区别，以及在需要更高效率和更低输出纹波时的应用场景。 LLC谐振变换器：深入解析其零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）的工作机制，重点阐述其在高效率、高功率密度和低电磁干扰方面的突出表现，以及在医疗设备、高端电源适配器等领域的广泛应用。 全桥（Full-Bridge）、半桥（Half-Bridge）变换器：分析其在实现高功率输出时的拓扑结构和控制策略。 3. 其他先进拓扑：除了上述经典拓扑，本书还将介绍一些针对特定仪器仪表应用而设计的先进拓扑，例如： 电荷泵（Charge Pump）：讲解其利用电容电压转换实现升压、降压或电压反转的原理，及其在低功耗、高度集成化设计中的优势。 集成电路（IC）电源模块：分析各种集成了稳压、滤波、保护功能的电源管理单元（PMU）芯片，以及如何利用这些高度集成的器件来简化设计、减小尺寸并提高可靠性。 三、 关键设计要素与技术挑战 在掌握了基本的供电拓扑后，本书将进一步深入探讨在仪器仪表供电设计中必须克服的关键技术挑战： 1. 噪声抑制与滤波技术：仪器仪表对电源噪声的容忍度极低，微小的噪声都可能导致测量结果产生显著偏差。本书将详细介绍各种有效的噪声抑制和滤波技术，包括： 电磁干扰（EMI）和射频干扰（RFI）的源头分析与抑制：从PCB布局、元件选择、屏蔽措施等多个层面，提供系统性的EMI/RFI防护方案。 输出纹波和瞬态响应的优化：通过合理的输出电容选型、低ESR/ESL的滤波元件、以及优化的控制环路设计，将输出纹波控制在仪器仪表允许的范围内，并保证快速的负载瞬态响应。 电源完整性（Power Integrity, PI）：强调PCB布局对电源噪声的影响，如信号回流路径、电源和地平面的设计、去耦电容的放置等，并提供优化PI的实践建议。 2. 高精度与低噪声的直流输出：许多精密仪器需要极高精度的直流电压和电流输出。本书将探讨如何通过以下方法实现： 精密基准源（Reference）的选择与应用：分析不同类型的精密基准源（如带隙基准、二极管基准）的特点，以及如何将其与稳压器结合以获得高精度的输出。 反馈环路的优化设计：讨论补偿网络的设计，以确保稳压器的稳定性和快速响应，同时最小化噪声对反馈精度的影响。 低噪声运放与滤波器的整合：探讨如何将低噪声运算放大器与滤波器集成到电源系统中，以进一步降低输出噪声。 3. 效率与功率密度的提升：为了应对日益严格的能耗限制和小型化趋势，提升电源效率和功率密度至关重要。本书将深入研究： 新型开关器件的应用：如GaN（氮化镓）和SiC（碳化硅）等宽禁带半导体材料的功率器件，分析其在提高开关频率、降低导通损耗方面的优势。 高频开关技术：探讨如何通过提高开关频率来减小无源器件（电感、电容）的体积，从而提升功率密度，并分析提高开关频率带来的挑战，如开关损耗增加、EMI问题等。 软开关技术（ZVS/ZCS）：再次强调谐振变换器和某些特定拓扑中软开关技术对于降低开关损耗、提高效率的重要性。 功率密度优化设计：结合电磁元件（变压器、电感）的集成设计、三维封装技术等，实现电源模块的超小型化。 4. 热管理与可靠性设计：高性能电源在工作时会产生大量的热量，有效的热管理是保证仪器仪表稳定运行和延长器件寿命的关键。本书将详细讨论： 热阻分析与散热设计：计算关键器件的功耗，并根据热阻模型进行散热设计，包括自然对流、强制风冷、水冷等散热方式的适用性分析。 PCB热设计：通过敷铜、散热过孔、热敏电阻等手段，优化PCB板的散热性能。 元器件的可靠性选择：根据仪器仪表的工作环境和寿命要求，选择高可靠性的电子元器件，并考虑其长期稳定性。 过压、过流、过温保护机制：设计完善的保护电路，确保在异常情况下能及时切断电源，保护仪器仪表本身和操作人员的安全。 5. 电磁兼容性（EMC）设计：仪器仪表往往需要满足严格的EMC标准，以确保其自身不会对其他设备产生干扰，也不会受到外部电磁场的干扰。本书将全面解析： EMI/EMC标准与法规：介绍相关的国际和国内EMC标准（如CISPR、FCC、GB等），以及如何进行EMC设计以满足这些标准。 传导干扰和辐射干扰的抑制：从PCB布局、滤波、屏蔽、接地等多个角度，提供实用的EMI/EMC设计指南。 抗干扰能力提升：分析如何提高仪器仪表对外部电磁干扰的抗扰度，例如差分信号传输、屏蔽腔设计、以及采用抗干扰能力强的元件。 四、 智能电源管理与前沿技术展望 随着物联网（IoT）和人工智能（AI）技术的兴起，现代仪器仪表正朝着更智能化、网络化的方向发展。本书还将聚焦于： 1. 智能电源管理（SPM）：探讨如何集成微处理器或DSP来对电源进行实时监控、动态调整输出、故障诊断和预测性维护。 2. 能源采集（Energy Harvesting）：介绍如何从环境中采集能量（如太阳能、热能、振动能），并将其应用于低功耗的传感器节点或独立的仪器仪表。 3. 无线供电技术：分析感应耦合、谐振耦合等无线供电技术在某些特定仪器仪表应用中的潜力，例如无菌环境下的医疗设备。 4. 数字电源技术：介绍基于数字控制的电源系统，其在灵活性、可配置性、性能优化以及远程监控方面的优势。 5. 电源系统集成与模块化设计：讨论如何通过模块化设计，实现电源系统的灵活性、可扩展性和易于维护性。 五、 结论 《现代仪器仪表供电技术解析》一书，以其系统性、深入性、实践性为特点，全面覆盖了现代仪器仪表供电技术的各个方面。从基础的拓扑原理到复杂的噪声抑制，从高效率的设计到严苛的EMC要求，再到未来的智能化发展趋势，本书都将为读者提供宝贵的知识和实用的指导。通过对本书的学习与应用，读者将能够更好地理解仪器仪表供电系统的奥秘，掌握先进的设计理念和技术方法，从而设计出性能更优越、更可靠、更具竞争力的现代仪器仪表产品，为科技的进步贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的分量十足，拿到手里沉甸甸的，一开始还有点担心内容会过于陈旧或者跟不上时代的发展。毕竟电源技术日新月异，新的半导体材料和控制算法层出不穷。然而，当我深入阅读后，发现作者构建的理论框架是异常稳固的。基础物理原理和经典电路拓扑，比如正激、反激、半桥、全桥这些核心内容，经过作者的梳理，变得逻辑严密、无懈可击。正是因为对这些“不变”的底层逻辑理解透彻了，我们才能更好地去吸收和应用最新的技术。比如，书中对于磁性元件（变压器和电感）的设计部分，没有仅仅停留在LCR的层面，而是深入探讨了磁芯材料的选择、绕线工艺对趋肤效应和邻近效应的影响，这直接关系到大功率电源的效率和温升。这种对“物理实现”层面的重视，让这本书超越了一般的电路设计手册。它培养的是一种解决实际问题的思维模式，而不是死记硬背公式。即便是现在市面上充斥着各种先进的数字控制方案，但要让这些方案稳定工作，最终还是要依靠扎实的模拟电路基础和对功率传输物理特性的深刻理解，而这本书恰恰在这方面打下了最坚实的地基。

评分☆☆☆☆☆

从一个纯粹的“应用者”角度来看，这本书最让我感到惊喜的是它对前沿技术在经典框架下的结合。比如，在讨论高频化趋势时，作者并没有一味鼓吹追求更高的开关频率，而是通过具体的案例分析了频率提升带来的EMC挑战和驱动损耗的权衡。书中关于布局和走线对高频噪声耦合的影响分析得极其透彻，甚至配上了PCB实板照片的扫描电镜图，这种视觉化的冲击力远胜过空泛的文字描述。它让我意识到，在现代高密度电源设计中，PCB的“设计”已经和电路的“设计”同等重要。此外，书中对几种先进的控制技术也有所涉及，但它们都被巧妙地嵌入到现有的经典控制理论体系中去讲解，而不是被孤立地抛出来介绍。这使得读者能够清晰地看到，新旧技术是如何迭代和互补的。总的来说，这本书就像一个经验丰富的老工匠的工具箱，里面不仅有打磨得锃亮的经典工具，还有一些为应对现代复杂挑战而新添的精密器械，它们共同构成了一个强大而实用的工具集，足以应对绝大多数高标准仪器电源的设计需求。

评分☆☆☆☆☆

我最近把这本厚厚的书从头到尾“过”了一遍，最大的感受就是它在理论深度和工程实用性之间找到了一个非常精妙的平衡点。很多教科书为了追求学术上的严谨性，往往会把很多读者带入到纯粹的数学推导中而迷失了方向，但这本关于仪器电源的书，似乎处处都带着一种“工程师思维”。我尤其欣赏它在讲述具体器件选型时那种近乎苛刻的细致程度。比如，在讨论高频大电流应用时，作者不仅提到了MOSFET的选择标准，还深入探讨了不同封装（如TO-220、TO-247或者更先进的PQFN）在导通电阻、热阻和寄生电感方面的差异如何直接影响最终电源的效率和稳定性。这种对细节的关注，对于我这种需要设计高精度、高可靠性测试设备的工程师来说，简直太重要了。我记得有一次我的一个项目遇到了纹波抑制的问题，束手无策之际，我重新翻阅了书里关于输出滤波网络设计的那一章，发现自己之前忽略了一个很关键的参数——电容的等效串联电感（ESL）。作者用非常直观的对比图展示了不同滤波方案的实际效果，一下子就点醒了我。这本书与其说是一本教材，不如说更像是一本资深专家的“经验备忘录”，充满了实战智慧。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计很有意思，那种沉稳的深蓝色调，配上白色的宋体字，一下子就让人觉得这是一本很“硬核”的专业书籍。我当初在书店里看到它的时候，其实我对“仪器电源”这个领域并没有太多的了解，只是因为工作需要，必须对这块内容有所涉猎。我希望找到一本既能打好基础，又不至于过于晦涩难懂的教材或者参考书。拿到这本书后，翻开目录，我发现它覆盖的范围非常广，从基础的理论知识到具体的电路设计，再到后期的调试和应用，脉络清晰得像一张精心绘制的地图。特别是一些关于开关模式电源拓扑的章节，作者没有停留在简单的公式推导上，而是结合了实际应用中可能遇到的问题，比如电磁兼容性（EMC）和热管理，给出了非常实在的解决方案和设计考量。这对于一个初学者来说，简直是如获至宝，因为很多理论书只告诉你“是什么”，但这本书告诉你“怎么做”以及“为什么这样做”。我花了很长时间去啃那些关于反馈控制环路的部分，感觉作者的叙述方式很有耐心，把复杂的控制理论拆解成了好几个易于理解的小步骤，让人在阅读时有一种“原来如此”的豁然开朗感。整本书的排版也很舒服，图表清晰，注释到位，读起来不费劲。

评分☆☆☆☆☆

我不得不承认，这本书的阅读体验并非总是轻松愉快的，它要求读者有一定的电子电路基础。如果一个读者连基本的运放、晶体管工作原理都不熟悉，那么直接跳到这本书可能会有些吃力。它的叙事风格是典型的学术严谨派，很少使用花哨的语言来吸引人，而是直接进入主题，步步为营。但是，一旦你跟上了它的节奏，你会发现这种严谨性带来的回报是巨大的。我特别喜欢它在介绍保护电路和冗余设计时的那种近乎偏执的细致。在很多商业设计中，大家往往会为了赶进度而简化保护环节，但在仪器级应用中，可靠性是生命线。这本书用好几个章节专门论述了过压保护（OVP）、过流保护（OCP）的各种触发机制、延迟时间控制以及如何实现热关断（OTP）。它甚至分析了不同的保护电路在应对不同故障模式（如短路、开环）时响应速度的差异和可能带来的风险。这种对“万一”情况的充分预判和应对策略，是教科书上很少能看到的，它教会了我如何设计出真正“鲁棒”的电源系统，而不是仅仅能点亮负载的“玩具”电源。