开关稳压电源的设计和应用（第2版） 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

本书主要介绍开关稳压电源的基本原理、设计方法及应用。全书共11章。第1章介绍了开关电源技术的一些基本概念及发展史和发展趋势。第2、3章分别介绍了在开关电源中常用的电力电子变换电路的拓扑及工作原理，包括PWM变换电路、软开关电路及谐振变换电路。第4章介绍了PWM变换器的数学模型。第5、6章分别介绍了开关电源中常用的电力电子器件和变压器、电感、电容器等无源元件。第7、8章介绍了开关电源中主电路及控制系统的设计方法。第9章介绍了开关电源中常用的功率因数校正技术的基本原理。第10章介绍了开关电源的电磁兼容问题。第11章为开关电源的应用，介绍了两种小功率开关电源和两种大功率开关电源的设计过程。本书可供从事开关电源开发、设计和生产的工程技术人员阅读，也可为高校电力电子技术、电气自动化技术等专业师生提供参考。

电力电子新技术系列图书序言

前言

第1章绪论1

1.1关于开关稳压电源1

1.2开关电源的发展史2

1.3开关电源的应用7

1.4本书的基本结构8

参考文献9

第2章PWM开关电路拓扑10

2.1开关电源中电力电子电路的分类10

2.2非隔离型DC-DC变换电路11

2.2.1降压（Buck）型电路12

2.2.2升压（Boost）型电路18

2.2.3升降压（Buck-Boost）型电路22

2.2.4丘克（Cuk）型电路27

2.2.5Sepic型电路28

2.2.6Zeta型电路29

2.3隔离型电路31

2.3.1正激型电路31

2.3.2反激型电路35

2.3.3半桥型电路38

2.3.4全桥型电路41

2.3.5推挽型电路45

2.4整流电路48

2.4.1全桥整流电路48

2.4.2全波整流电路49

2.4.3倍流整流电路49

2.4.4同步整流技术52

2.5双向DC-DC电路54

2.5.1非隔离型双向DC-DC电路54

2.5.2隔离型双向DC-DC电路57

2.6小结58

参考文献58

第3章软开关技术60

3.1软开关的基本概念60

3.1.1硬开关与软开关60

3.1.2零电压开关与零电流开关62

3.2软开关电路的分类62

3.2.1准谐振电路62

3.2.2零电压开关PWM电路和零电流开关PWM电路63

3.2.3零电压转换PWM电路和零电流转换PWM电路64

3.3典型的软开关电路64

3.3.1零电压准谐振电路65

3.3.2移相全桥型零电压开关PWM电路67

3.3.3有源钳位正激型电路72

3.3.4有源钳位反激型电路75

3.3.5零电压转换PWM电路78

3.3.6不对称半桥型电路79

3.3.7软开关PWM三电平直流变换器80

3.4谐振变换电路的原理及分类82

3.5典型的谐振变换电路83

3.5.1串联谐振电路83

3.5.2并联谐振电路86

3.5.3串并联谐振电路89

3.6小结92

参考文献93

第4章开关电源控制系统的原理95

4.1开关电路的建模95

4.1.1理想开关模型96

4.1.2状态空间平均模型97

4.1.3小信号模型99

4.2控制系统各部分的传递函数100

4.2.1开关电路100

4.2.2PWM比较器104

4.2.3调节器105

4.3基于传递函数的分析方法106

4.3.1系统的稳定性分析106

4.3.2动态性能分析109

4.4电压模式控制与电流模式控制110

4.5电压模式控制系统及其模型111

4.6电流模式控制及其建模112

4.6.1峰值电流模式控制113

4.6.2平均电流模式控制114

4.6.3倍周期振荡和电流环的平均模型114

4.6.4对平均模型的改进及新的建模方法115

4.7并机均流控制的原理124

4.8小结128

参考文献128

第5章常用电力电子器件130

5.1二极管130

5.2电力MOSFET134

5.2.1结构和工作原理134

5.2.2主要参数137

5.2.3新型MOSFET器件简介138

5.3绝缘栅双极型晶体管(IGBT)139

5.3.1结构与工作原理139

5.3.2主要参数141

5.3.3IGBT的发展及新型结构工艺简介141

5.4MOSFET及IGBT的驱动及保护143

5.4.1MOSFET及IGBT的驱动143

5.4.2MOSFET及IGBT的保护147

5.5功率模块与功率集成电路149

5.6基于宽禁带半导体材料的电力电子器件151

5.6.1碳化硅肖特基二极管152

5.6.2碳化硅场效应晶体管153

5.6.3氮化镓场效应晶体管153

5.7小结155

参考文献156

第6章无源器件157

6.1常用电容器及选型157

6.1.1电容器的主要参数157

6.1.2电解电容器159

6.1.3有机薄膜电容器162

6.1.4瓷介电容器162

6.2电感及变压器163

6.2.1常用的软磁材料163

6.2.2电感167

6.2.3变压器171

6.3小结174

参考文献175

第7章功率电路的设计176

7.1开关电源的主要技术指标及分析176

7.1.1输入参数176

7.1.2输出参数177

7.1.3电磁兼容性能指标179

7.1.4其他指标180

7.2主电路设计181

7.2.1主电路的选型181

7.2.2硬开关与软开关电路的选择181

7.2.3正激、推挽、半桥和全桥型电路的主电路元器件参数的计算182

7.2.4反激型电路的主电路元器件参数的确定188

7.3热设计和结构设计191

7.3.1开关元件的热设计191

7.3.2变压器和电抗器的热设计192

7.3.3机箱结构的设计194

7.4小结195

参考文献195

第8章控制电路的设计196

8.1电压模式控制电路的设计196

8.1.1电压调节器的结构形式196

8.1.2电压调节器的参数197

8.2峰值电流模式控制电路的设计200

8.3平均电流模式控制电路的设计200

8.4控制电路结构和主要组成部分的原理202

8.5典型的PWM控制电路204

8.6数字PWM控制芯片218

8.6.1数字PWM控制器的结构方案218

8.6.2典型的数字PWM控制器芯片219

8.7小结221

参考文献221

第9章功率因数校正技术223

9.1谐波和功率因数的定义223

9.2开关电源的功率因数校正技术226

9.3单相功率因数校正电路227

9.3.1基本原理227

9.3.2主电路参数计算231

9.3.3单相功率因数校正的控制电路234

9.4三相功率因数校正电路237

9.5软开关功率因数校正电路240

9.6单级功率因数校正技术241

9.6.1单相单级功率因数校正变换器241

9.6.2三相单级功率因数校正变换器245

9.7小结247

参考文献248

第10章开关电源的电磁兼容问题250

10.1电磁兼容的基本概念250

10.2开关电路的EMI模型251

10.3EMI滤波器的设计256

10.4抗干扰实验及抗干扰设计259

10.5小结261

参考文献261

第11章开关电源设计实例262

11.1 90W反激型电源适配器设计262

11.1.1技术指标262

11.1.2输入PFC电路的设计262

11.1.3反激型电路的设计267

11.2同步Buck型电路的设计

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当然，团队总是会有一位领导人，虽然领导人掌握了较大的职权，但是他总是采取引导的方式，而非监督或命令。他的权威是根源于知识，而非阶级。

自动化并不是以“技术”为其特征。就像其他技术一样，自动化主要是各种观念构成的体系，它的技术方面是其结果，而非原因。 第一个概念十分抽象：在看似变动的现象背后，其实隐藏着一种稳定而可预测的基本形态。第二个概念是关于工作的本质。新科技不像早期的单件生产，强调技能是整合性的工作原则；也不像亨利·福特的大量生产概念，以产品为导向，强调整厂原则，也就是整个工厂都采用单一产品的大量生产模式。新科技强调的是流程，把流程看成整合而协调的整体，目的是产生最佳流程──能以最低的成本和最小的投入，稳定地生产出最多样的产品。的确，流程中的变化和波动越少，则能生产的产品种类可能就越多。

最后，新科技包含了一种控制的观念，试图在手段和目的、投入和产出之间保持平衡。自动化要求预先建立起重要机制，因此，对于生产流程能够有预先设定并自我启动的控制机制。控制的机制可能非常简单。

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……许多人都认为，新科技出现后，机器人将取代人力，这种说法大错特错。我的学生有一次对我说：“我负责操作模拟电脑已经有一段时间了，我仍然很震惊，竟然有这么多企业界人士相信我是受这部机器支配。” 事实上（虽然一定会出现人力遭到取代的问题），新科技出现后，一定会雇佣更多的人，尤其是技术高超、训练有素的人员。 20年前，大家都认为大量生产的技术，即...

在每个企业中，管理者都是赋予企业生命、注入活力的要素。如果没有管理者的领导，“生产资源”始终只是资源，永远不会转化为产品。在竞争激烈的经济体系中，企业能否成功，能否长存，完全要视管理者的素质与绩效而定，因为管理者的素质与绩效是业企业唯一拥有的有效优势。

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管理是一种器官，是赋予机构以生命、能动、动态的器官。没有机构，就不会有管理。但是如果没有管理，那也就只会有一群乌合之众而不会有机构。而机构本身又是社会的一个器官，它之所以存在，只是为了给社会、经济和个人提供所需的成果。

管理是一种实践，其本质不在于知，而在于行；其验证不在于逻辑，而在于成果；其唯一的权威就是成就。

管理当局并没有权力，只有责任。他需要且必须有职权来完成其责任——但除此之外绝不能再多要一点。

管理者既要眼睛向外，关心它的使命及组织成果；又要眼睛朝内，注视那些能使个人取得成就的结构、价值观以及人际关系。

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开关电源经典之作

前言

本书是“电力电子新技术系列图书”中的一册，主要介绍开关稳压电源的基本原理、设计方法及应用。开关稳压电源是在电子、通信、电气、能源、航空航天、军事以及家电等领域应用非常广泛的一种电力电子装置，其输出为直流，以其内部的电力电子器件工作于高频开关状态而得名，输出电压被控制为恒定或可调值，是目前直流电源的主要类型。通过改变其控制方式也可实现稳流输出。这两类电源通常简称为开关电源，它具有电能变换效率高、体积小、重量轻、控制精度高和快速性等多方面的优点，在小功率范围内基本取代了线性调整电源，并迅速向中大功率范围推进，在很大程度上取代了晶闸管相控整流电源。可以说，开关电源技术是目前中小功率直流电能变换装置的主流技术。根据应用领域和功率等级的不同，开关电源的电路结构种类繁多，控制方法灵活多样，新器件、新拓扑不断推出。在其工程设计中包括主电路、控制电路、传热、结构、电磁兼容等多方面的内容，因此开关电源的拓扑选型及设计工作较为繁琐，难度大。在设计过程中如果不从电路及控制系统的基础理论出发，不能根据具体的应用实现合理的设计，往往造成设计裕量过大或不足，设计过程中对产品工作状况和实际性能的预见性较差，经常出现样机试制不成功而反复修改设计的情况，造成时间和经费的浪费。究其原因，设计工作不是设计实例的简单模仿和设计资料的拼凑，而是在理解基本原理基础之上的再创造，因此，应该在深入理解开关电源的电路、控制等问题的基本原理的基础之上，在设计原则的指导下，利用设计公式并遵循一定的设计方法进行设计。本书正是按照这一思路安排内容，并试图引导读者遵循这一步骤进行设计。希望能够借此提高开关电源设计工作的正确性、合理性和规范性，提高设计的水平和质量，从而终提高产品的质量。全书共11章，第1章介绍了开关电源技术的一些基本概念及其发展史和发展趋势。第2、3章分别介绍了在开关电源中常用的电力电子变换电路拓扑及其工作原理，包括PWM变换电路、软开关电路及谐振变换电路。第4章介绍了PWM变换器的数学模型。第5、6章分别介绍了开关电源中常用的电力电子器件和变压器、电感、电容器等无源元件。第7、8章介绍了开关电源中主电路及控制系统的设计方法。第9章介绍了开关电源中常用的功率因数校正技术的基本原理。第10章介绍了开关电源的电磁兼容问题。第11章为开关电源的应用，介绍了两种小功率开关电源和两种大功率开关电源的设计过程。本书第1章由王兆安撰写，第2、3、5~7章和第11章中113节~115节由裴云庆撰写，第4、8~10章和第11章中111节、112节由杨旭撰写。本书作者虽长期从事电力电子技术的教学和研究，但由于知识、经验和水平所限，书中一定存在不少疏漏和不足之处，有些观点也值得商榷，希望读者提出宝贵的批评和意见。（联系方式：邮编710049，西安交通大学电气工程学院裴云庆、杨旭电话029-82665223）

作者

2020年1月

于西安交通大学