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沙占友 著

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出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512323254

商品编码：29756604297

包装：平装

出版时间：2012-02-01

基本信息

书名:开关电源实用技术500问

：35.00元

售价：23.8元,便宜11.2元,折扣68

作者:沙占友

出版社：中国电力出版社

出版日期：2012-02-01

ISBN：9787512323254

字数：414000

页码：459

版次：1

装帧：平装

开本：大32开

商品重量：0.422kg

编辑推荐

内容提要

　　本书以问答的形式，全方位、多角度、深入系统地阐述了设计与制作开关电源经常遇到的500个实用技术问题，并给出大量的解决实例。全书共九章，主要内容包括开关电源基础知识与基本原理(共120问)；开关电源单元电路及关键元器件、高频变压器和开关电源整机电路的设计与制作(共200问)；LED驱动电源、开关电源散热器和保护电路的设计与制作以及开关电源测试技术(共180问)。本书、二章为基础知识问答篇，第三～六章为实用技术问答篇，第七～九章为新技术应用问答篇；对重点问题、难点问题、普遍性问题和特殊性问题分门别类地作出了解答和释疑，可兼顾专业技术人员和业余爱好者的需要。
　　本书融科学性、实用性于一体，题材新颖，内容精炼，通俗易懂，科学严谨，是一本开关电源应用指南，适合从事开关电源行业的工程技术人员和业余爱好者阅读。

目录

作者介绍

文摘

序言

《电力电子变换器设计指南》 引言 在当今高度电气化的世界中，电力电子技术扮演着至关重要的角色。从家庭电器到工业设备，从新能源汽车到通信基站，几乎所有电子设备都离不开电力电子变换器的支持。它们负责将原始电源的电能高效、可靠地转换为特定应用所需的电压、电流或频率。随着科技的飞速发展，电力电子变换器在效率、功率密度、智能化和可靠性方面不断突破，为各行各业带来了革命性的进步。 本书《电力电子变换器设计指南》旨在为工程师、技术人员和相关专业的学生提供一个全面、深入的学习平台，帮助他们掌握电力电子变换器的核心原理、设计方法和实际应用。我们不局限于某一类特定的变换器，而是着眼于构建一个通用、系统性的知识体系，使读者能够理解不同变换器之间的内在联系，并能触类旁通，举一反三。本书将理论与实践相结合，力求让读者在掌握基本理论的同时，也能获得解决实际工程问题的能力。 第一章 绪论：电力电子变换器的基本概念与分类 本章将为读者打下坚实的理论基础。我们将从最根本的层面出发，深入探讨电力电子变换器的定义、作用以及其在现代社会中的不可或缺性。 电力电子变换器的定义与作用： 阐述电力电子变换器是通过半导体器件（如二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等）控制电能的存储和传递，从而改变电能参数（电压、电流、频率、相位等）的装置。我们将详细分析其在电能质量改善、能量再生、隔离、稳压、变频等方面的关键作用。 电力电子变换器的基本拓扑结构： 介绍几种最基础、最常见的变换器拓扑，例如DC-DC变换器（升压、降压、升降压）、AC-DC变换器（整流）、DC-AC变换器（逆变）以及AC-AC变换器（变频）。我们将对这些拓扑进行初步的原理分析，介绍它们的工作模式和基本特性。 电力电子变换器的分类方法： 从不同维度对电力电子变换器进行分类，包括按输入输出的电能形式（DC-DC, AC-DC, DC-AC, AC-AC）、按拓扑结构（非隔离型、隔离型）、按工作原理（开关型、线性型）、按功率等级（低功率、中功率、高功率）等，帮助读者建立清晰的分类概念。 电力电子变换器的发展趋势： 简要介绍电力电子变换器在效率提升、小型化、集成化、智能化、高频化、宽禁带半导体应用等方面的最新发展动向，激发读者的学习兴趣。 第二章 核心组件分析：半导体开关器件与无源元件 任何电力电子变换器都离不开核心的电子器件和必要的无源元件。本章将对这些关键组成部分进行详细的解析。 电力电子开关器件： 二极管： 介绍不同类型二极管（快恢复二极管、肖特基二极管）的特性、工作原理、损耗和选型原则。 晶闸管（Thyristor）： 详细讲解晶闸管的工作原理、触发方式、关断特性及其在电力电子领域中的应用。 功率MOSFET： 深入分析MOSFET的结构、栅极驱动、导通电阻、开关损耗、热特性，以及其在高频应用中的优势。 功率IGBT： 介绍IGBT的混合结构、工作原理、导通和开关特性，以及其在较高功率和电压应用中的优势。 新型电力电子器件（SiC, GaN）： 探讨碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等宽禁带半导体材料的优异性能，如高耐压、低损耗、高频特性，及其在下一代电力电子变换器中的应用前景。 无源元件： 电感器（Inductor）： 分析电感器的漏感、磁饱和、涡流损耗、直流电阻等参数，介绍不同类型的电感器（铁氧体、铁粉芯、非晶合金等）及其在储能、滤波等方面的作用。 电容器（Capacitor）： 讲解电容器的等效串联电阻（ESR）、等效串联电感（ESL）、击穿电压、寿命等参数，介绍不同类型电容器（电解电容、陶瓷电容、薄膜电容等）及其在储能、滤波、旁路等方面的作用。 变压器（Transformer）： 重点分析变压器在隔离、升压/降压、阻抗匹配中的作用，以及其漏感、激磁电感、铜损、铁损等参数对变换器性能的影响。 第三章 DC-DC变换器设计：原理、拓扑与实现 DC-DC变换器是电力电子领域中最基础也是最广泛应用的变换器类型。本章将深入探讨各类DC-DC变换器的设计与实现。 基本工作原理： 讲解PWM（脉冲宽度调制）和PFM（脉冲频率调制）等开关控制策略，以及如何通过改变开关管的占空比来控制输出电压。 降压变换器（Buck Converter）： 工作原理： 详细分析降压变换器在连续导通模式（CCM）和断续导通模式（DCM）下的工作过程。 关键参数计算： 讲解如何计算电感值、输出电容值，以及开关管和二极管的电流应力。 实际设计考虑： 讨论环路稳定性、瞬态响应、效率优化等实际设计问题。 升压变换器（Boost Converter）： 工作原理： 详细分析升压变换器在CCM和DCM下的工作过程。 关键参数计算： 讲解如何计算电感值、输出电容值，以及开关管和二极管的电流应力。 实际设计考虑： 讨论升压变换器的启动问题、瞬态响应等。 升降压变换器（Buck-Boost Converter）： 工作原理： 分析负输出升降压变换器的工作过程。 关键参数计算： 讲解如何计算电感值、输出电容值。 实际设计考虑： 讨论其在反极性输出应用中的优势。 其他DC-DC拓扑： 简要介绍Cuk、SEPIC、ZETA等更复杂的DC-DC变换器拓扑，分析其特点和适用场景。 多相变换器与并联技术： 探讨如何通过多相化和并联技术提高功率处理能力和可靠性。 第四章 AC-DC变换器设计：整流电路与功率因数校正 AC-DC变换器，即整流器，是连接交流电网与直流负载的桥梁。本章将重点介绍整流电路的设计及功率因数校正技术。 无源整流电路： 半波整流与全波整流： 分析单相和三相半波、全波整流电路的工作原理、输出电压纹波、负载能力等。 桥式整流电路： 详细讲解单相桥式整流和三相桥式整流电路，分析其性能参数。 有源整流电路（PFC）： 功率因数（PF）与谐波失真（THD）： 阐述功率因数的重要性以及谐波对电网的影响。 被动式功率因数校正（Passive PFC）： 介绍利用LC滤波等方法实现一定程度的功率因数改善。 主动式功率因数校正（Active PFC）： 深入讲解各种主动式PFC拓扑，如升压式PFC（Boost PFC）、升降压式PFC等，以及其控制原理。 PFC控制策略： 介绍临界导通模式（CRM）和连续导通模式（CCM）下的PFC控制。 三相整流电路： 分析三相桥式整流电路在各种负载条件下的工作特性，以及其在工业应用中的重要性。 软开关技术在整流器中的应用： 简要介绍软开关技术如何降低开关损耗，提高效率。 第五章 DC-AC变换器设计：逆变电路与调制策略 DC-AC变换器，即逆变器，是将直流电能转换为交流电能的关键装置。本章将聚焦逆变电路的设计与控制。 基本逆变原理： 讲解如何通过开关器件的组合实现直流到交流的转换。 单相逆变器： 半桥逆变器与全桥逆变器： 分析其工作原理、输出波形、谐波特性。 输出滤波： 讨论如何通过LC滤波器抑制输出谐波，获得接近正弦的输出电压。 三相逆变器： 三相全桥逆变器： 讲解其基本结构、工作模式和输出电压特性。 载波型PWM（SPWM）： 详细分析SPWM的生成原理、载波与三角波的比较过程，以及如何生成三相PWM信号。 空间矢量PWM（SVPWM）： 介绍SVPWM的原理，其如何通过控制电压矢量来更有效地利用直流侧电压，获得更好的谐波性能和直流利用率。 逆变器的控制与调制策略： 电压控制模式与电流控制模式： 分析不同控制模式的优缺点及其在不同应用中的适用性。 谐波抑制技术： 介绍谐波注入、多载波PWM等抑制谐波的方法。 多电平逆变器： 简要介绍NPC（Neutral Point Clamped）、飞跨电容（Flying Capacitor）等新型多电平逆变器拓扑，分析其在高压大功率应用中的优势。 第六章 AC-AC变换器设计：变频与变压 AC-AC变换器能够改变交流电的频率和电压，是实现交流电动机调速和交流电能灵活转换的重要手段。 直接AC-AC变换（Chop）： 单相直接AC-AC变换： 分析利用反并联晶闸管或MOSFET实现的直接交流变压和变频。 三相直接AC-AC变换： 探讨其基本原理和应用。 间接AC-AC变换： AC-DC-AC变换（变频器）： 整流单元： 重复前面AC-DC变换器的内容，但强调其作为变频器输入部分的作用。 DC-DC斩波单元（可选）： 某些变频器可能包含DC-DC斩波以控制直流母线电压。 DC-AC逆变单元： 重复前面DC-AC变换器的内容，但强调其作为变频器输出部分的作用。 变频器的控制： 重点介绍V/f控制、矢量控制（磁场定向控制）等电机调速控制策略。 AC-AC变换器的谐波与功率因数： 分析其对电网的影响。 多相AC-AC变换器： 介绍其在提高功率容量和性能方面的优势。 第七章 变换器设计中的热管理与可靠性 任何电子设备的设计都离不开对散热和可靠性的考量。本章将深入探讨这些关键问题。 热管理基础： 功率损耗分析： 详细分析导通损耗、开关损耗、磁芯损耗、铜损等各种损耗的产生原因和计算方法。 热阻概念： 讲解从PN结到环境的整体热阻路径，包括器件结温、封装热阻、散热器热阻、环境热阻等。 散热器选型与设计： 介绍自然冷却、强制风冷、水冷等散热方式，以及如何根据功率损耗和允许温升选择合适的散热器。 热界面材料（TIM）： 分析TIM的作用和选择。 可靠性工程基础： 失效模式与机理： 分析电力电子器件和无源元件在过载、过压、高温、振动等条件下的失效模式。 设计裕度： 强调在设计中留有足够的裕度来应对各种不利因素。 元器件寿命分析： 讲解电容器、开关管等关键元器件的寿命影响因素。 PCB布局与布线： 分析良好的PCB设计如何降低寄生参数，减少电磁干扰，提高可靠性。 EMI/EMC设计： 介绍电磁干扰（EMI）和电磁兼容（EMC）的基本原理，以及如何通过滤波、屏蔽、接地等方法进行设计。 安全标准与认证： 简要介绍与电力电子产品相关的安全标准（如IEC, UL等）。 第八章 现代电力电子变换器应用实例与前沿技术 本章将通过实际应用案例，展示电力电子变换器的强大功能，并展望未来的技术发展。 新能源领域应用： 太阳能光伏逆变器： 介绍光伏发电系统的工作原理，以及MPPT（最大功率点跟踪）技术在光伏逆变器中的应用。 风力发电变流器： 分析风力发电机组中的变流器拓扑和控制策略。 电动汽车充电器与车载电源： 讲解电动汽车充电桩、车载DC-DC变换器和DC-AC逆变器的设计要点。 工业应用： 电机驱动系统： 深入分析变频器在工业电机调速中的应用，包括各种控制模式的对比。 不间断电源（UPS）： 介绍UPS的结构与工作原理，以及在线式、后备式UPS的区别。 开关电源在通信、计算机设备中的应用： 分析各种服务器电源、适配器等的设计特点。 智能电网与储能系统： 微电网变换器： 介绍微电网中各种变换器的作用，包括并网逆变器、储能变流器等。 储能系统设计： 分析电池管理系统（BMS）与储能变换器的协同设计。 新兴技术展望： GaN/SiC在电力电子中的应用深化： 探讨这些新型器件如何推动更高效率、更高功率密度变换器的发展。 数字控制与智能化： 介绍数字信号处理器（DSP）和微控制器（MCU）在电力电子控制中的作用，以及智能化诊断和自适应控制的发展。 无线充电技术： 简要介绍无线充电的原理和应用。 集成化与模块化设计： 探讨功率模块化和集成化如何简化设计、提高性能。 结论 《电力电子变换器设计指南》力求为读者提供一个全面、深入、实用的学习路径，帮助读者掌握电力电子变换器的核心理论和工程实践。通过对基本原理的深入剖析，对关键元器件的详细解读，对各类变换器拓扑的系统介绍，以及对热管理、可靠性、实际应用案例的探讨，我们希望能够赋能读者，使其能够独立完成复杂的电力电子变换器设计项目，并在快速发展的电力电子领域中不断创新。本书不仅是一本技术手册，更是一本引导读者探索电力电子奥秘的指南。

评分☆☆☆☆☆

这本关于开关电源的书，说实话，我在市面上找了好久，终于找到一本看起来比较“实在”的。我之前看过一些理论性太强的书籍，读起来感觉像在啃教科书，很多公式和抽象的概念，到了实际应用环节就懵了。这本《开关电源实用技术500问》的标题就很吸引人，因为它强调的是“实用技术”和“500问”，这暗示着它会更贴近工程师在工作中遇到的实际问题，而不是纯粹的学术探讨。我特别关注它如何处理那些让人头疼的实际故障排除和优化设计。比如，电磁兼容性（EMC）一直是我的一个痛点，很多书只是简单提及标准，但这本书的“问答”形式，很可能深入到具体的布局技巧、滤波器的选择和测试方法上。我希望它能像一个经验丰富的前辈在身边随时指导，而不是一本冷冰冰的参考资料。如果它能用清晰的图示和实际案例来解释那些复杂的耦合效应和热管理难题，那对我来说价值就太大了。我期待它能成为我工具箱里必备的一本手册，而不是只能躺在书架上落灰。

评分☆☆☆☆☆

说实话，现在市面上的电源书，要么是针对入门者的基础概念灌输，读完感觉知识点都有，但就是做不出东西；要么就是面向顶尖专家的前沿论文汇编，晦涩难懂。我更需要的是那种“中坚力量”级别的指导书，就是针对我们这些每天都在和实际电路板打交道的人群。这本《500问》听起来像是把那些“新手常犯的错误”和“老手才懂的陷阱”都总结出来了。比如，关于PCB布局，它会不会深入到电源平面和信号平面的分割策略、去耦电容的选型和放置的“黄金法则”？或者在变压器设计部分，会不会提供一套快速估算磁芯损耗和绕组趋肤/邻近效应的实用公式，而不是仅仅依赖复杂的FEA仿真？我希望它能填补理论和实践之间的那道鸿沟，提供那些只有在无数次失败和重做之后才能领悟到的“潜规则”。

评分☆☆☆☆☆

我对电源的“可测试性”和“可维护性”越来越重视，尤其是在产品进入批量生产和售后维护阶段。一本好的实用技术书，不应该只关注设计阶段的指标达成，更应该考虑量产的可行性。我希望这本500问能涵盖一些关于可测试性设计（DFT）的内容。比如，在反馈回路中如何巧妙地预留测试点而又不影响正常工作点的稳定性？在进行负载瞬态测试时，测试夹具的阻抗特性应该如何设计才能准确反映系统真实表现？另外，关于保护电路的设计，它是否能详细阐述过压（OVP）、欠压（UVP）和过流保护（OCP）在不同拓扑下的具体实现电路和时序逻辑，尤其是如何区分正常启动过程与真正的故障状态？如果它能把这些与量产和维护紧密相关的内容也囊括进来，那它就超越了一般的设计参考书的范畴，真正成为了一个面向整个产品生命周期的工程指南。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对电源效率极限非常敏感的设计师，我对这本书寄予了厚望，希望能看到关于SiC和GaN器件在不同工作模式下的具体应用细节。现在市面上很多资料对于新型宽禁带器件的介绍，往往只停留在材料特性层面，却很少深入到驱动电路的设计、米勒平台效应的抑制，以及在高开关频率下寄生参数对开关损耗和EMI的影响。这本书如果能通过“问答”的形式，详细解答“如何为特定的SiC MOSFET选择合适的栅极驱动器？”或者“在LLC谐振变换器中，如何利用器件的特性来优化软开关时序以降低损耗？”这类非常具体的问题，那将是巨大的收获。毕竟，理论上的高效率和实际设计中的损耗，中间隔着无数的工程细节。我非常期待它能提供一些关于热设计与器件寿命关联的量化分析，而不是仅仅停留在“做好散热”的建议上。

评分☆☆☆☆☆

最近的项目里，我们尝试引入一个新的高频控制方案，结果遇到了一个棘手的振荡问题，怎么调补偿网络都无法彻底解决，这直接拖慢了整个开发进度。我手里现有的资料，要么讲的是传统的线性电源的稳定分析，要么就是过于偏向于某个特定拓扑的深度挖掘，对于跨拓扑的通用稳定性和瞬态响应优化，缺乏一个系统性的梳理。我希望这本500问能提供一个更广阔的视角。比如，它会不会有一部分内容专门对比不同控制架构（比如峰值电流模、平均电流模、滞环控制等）在不同负载条件下的固有稳定裕度和环路设计差异？如果它能用更“直白”的语言去阐述如何通过调整反馈结构来改善交叉频率处的相位裕度，同时又不牺牲系统带宽，那才算得上是真正实用的技术宝典。我更看重它能否提供一套快速诊断和解决瞬态过冲/下冲的流程图，而不是泛泛而谈的理论推导。