电源电路设计技巧9787030374707 科学出版社 丁志强 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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丁志强 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030374707

商品编码：29454235784

包装：平装

出版时间：2013-07-01

图书基本信息
图书名称	电源电路设计技巧
作者	丁志强
定价	58.00元
出版社	科学出版社
ISBN	9787030374707
出版日期	2013-07-01
字数
页码
版次	1
装帧	平装
开本	16开
商品重量	0.4Kg

内容简介

《电源电路设计技巧》从实际应用出发，在介绍电源电路工作原理的同时，重点讲解电源电路的设计方法和技巧。《电源电路设计技巧》涉及目前广泛使用的稳定电源电路，对电源电路进行实际的设计、制作，并对设计值和实验结果进行比较，以验证设计的正确性。 《电源电路设计技巧》可作为从事模拟技术开发及电路设计的技术人员的参考书，也可供工科院校相关专业师生参考阅读。

作者简介

马场清太郎 1971年 毕业于东京工业大学电子物理工学系 1971年至今　就职于Maker，从事各种电子电路的设计，经常向《晶体管技术》杂志投稿 主要著作 《OPアンプによる実用回路設計》（CQ出版社）

目录

章 电源电路设计概要 1.1 电源电路正常运行才能实现其功能 1.2 制作输出稳定电压的电源电路 1.3 使用直流的两种电源电路 1.4 设计实用电源系统须知 1.5 进行电源电路设计时有必要考虑负载的性质 1.6 直流稳定电源的发展趋势 1.7 何谓理想的电源电路 1.8 电源电路的重要特性——效率 1.9 直流稳定电源设计的步是方式的选择 第2章 并联调节器 2.1 控制器件与负载并联接入的并联调节器 2.2 并联调节器IC的使用方法 2.3 齐纳二极管与并联调节器IC的特性 第3章 三端调节器 3.1 串联调节器简介 3.2 典型的三端调节器 3.3 使用三端调节器IC时的注意事项 附录 三端调节器的散热设计 第4章 LDO调节器 4.1 输入输出的电压差小,LDO调节器也能运行 4.2 串联调节器IC的使用方法 附录 输出晶体管的接地形式 第5章 线性调节器稳定运行 5.1 调节器产生振荡的机理 5.2 调节器IC的振荡原因 5.3 使调节器IC产生振荡的实验 附录 波德图的画法 第6章 开关调节器的基础 6.1 开关方式的特征 6.2 基本结构与运行 6.3 损耗的原因与对策 6.4 开关调节器的种类 6.5 制作简单的开关调节器 第7章 降压型变换器的基本电路 7.1 降压型变换器的电路 7.2 降压型变换器的设计步骤 7.3 试制降压型变换器 7.4 尝试让降压型变换器运行 7.5 降压型变换器实用化的条件 第8章 开关电源的电路形式 8.1 拓扑变换 8.2 电源电路的拓扑变换 8.3 各种电路的电压转换比 8.4 各种电路的特征 第9章 降压型变换器的实用电路 9.1 实用电源电路的功能 9.2 制作实用的降压型变换器 9.3 基于功率MOSFET的实用降压型变换器 9.4 目前采用的开关器件均是功率MOSFET 9.5 目前常用的降压型变换器IC的例子 0章 升压型变换器的实用设计 10.1 升压型变换器的设计方法 10.2 试制升压型变换器 10.3 升压型变换器的改良 1章 升降压型变换器 11.1 升降压型变换器的设计 11.2 采用控制方式Ⅰ的升降压型变换器 11.3 采用控制方式Ⅱ的升降压型变换器 11.4 升降压型变换器控制IC 2章 反转型变换器与新型变换器 12.1 运行原理与特征 12.2 反转型变换器的设计与实验 12.3 新型变换器的设计与实验 12.4 反转型/升降压型/新型变换器的实用电路 3章 DC-DC变换器与效率 13.1 效率的计算方法 13.2 使用同步整流电路 13.3 同步整流电路的实验 附录 电源各部分损耗的计算方法 4章 高效率DC-DC变换器用IC 14.1 高开关频率为4MHz的同步整流降压型变换器LT3561 14.2 从0.3V开始运行的同步整流升压型变换器TPS61200 14.3 大效率为96%的同步整流升降压型变换器TPS63000 14.4 2A连续输出/宽输入电压范围的同步整流升降压型变换器LTC3533 5章 DC-DC变换器稳定运行 15.1 振荡的原因 15.2 降压型变换器的负反馈稳定性 15.3 通过仿真来预测稳定性 15.4 闭环增益的测量方法 15.5 通过实验确认负反馈稳定性 15.6 确保稳定性的另一种方法 15.7 降压型变换器的高频开关 15.8 其他形式的DC-DC变换器 6章 DC-DC变换器的高速控制 16.1 基于电流模式控制的高速化 16.2 电流模式控制的实验 16.3 实用的电流模式DC-DC变换器 16.4 基于ON/OFF控制的超高速DC-DC变换器 7章 电感器与变压器 17.1 电学与磁学 17.2 安培定律与法拉第定律 17.3 磁性材料的性质 17.4 涡电流产生的损耗 17.5 求解电感器与变压器的电感 17.6 求磁通密度 17.7 保存的能量与损耗 17.8 电感器概要 17.9 变压器概要 附录 什么是电流互感器 8章 电阻和电容器的基础知识 18.1 电阻 18.2 电容器 18.3 缓冲电路 18.4 降额 9章 电力半导体的基础知识 19.1 高速二极管 19.2 双极型晶体管 19.3 功率MOSFET 19.4 降额 第20章 印制电路板的图案设计 20.1 开关电源的输出噪声 20.2 印制电路板设计 参考文献

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文摘

序言

电源电路设计：理论、实践与创新 前言 电源电路是现代电子系统的基石，其设计水平直接影响着设备的性能、可靠性、能效乃至成本。从智能手机到数据中心，从电动汽车到航空航天，无处不见精心设计的电源电路。它们负责将来自电网或电池的原始电能，转化为设备所需的高纯度、稳定且高效的直流或交流电。随着电子技术的飞速发展，对电源的要求也日益严苛：更小的体积、更高的功率密度、更宽的工作温度范围、更优异的电磁兼容性以及更强的环境保护意识，都对电源设计提出了新的挑战。 本书旨在深入探讨电源电路设计的核心理论，剖析实际应用中的关键技术，并展望未来的发展趋势。我们不局限于某一特定类型的电源，而是力求涵盖直流-直流（DC-DC）转换器、交流-直流（AC-DC）整流器、隔离式电源以及各种特殊应用电源等主流技术。通过理论讲解、案例分析和设计技巧的梳理，帮助读者建立扎实的电源设计基础，掌握解决实际工程问题的能力，并激发创新灵感。 第一章：电源电路基础理论 任何精妙的设计都离不开坚实的理论支撑。本章将从最基础的概念入手，为读者构建完整的电源电路理论框架。 功率变换的基本原理： 详细阐述储能元件（电感、电容）在能量存储和释放过程中的作用，以及开关元件（MOSFET、IGBT）在高频开关下的工作特性。我们将深入分析电能在一系列能量转换环节中的流动，理解功率器件如何通过快速开关来调节电压和电流。 基本拓扑结构： 重点介绍最常用、最基础的DC-DC转换器拓扑，包括： Buck（降压）变换器： 讲解其工作原理，电流和电压的波形分析，以及纹波的产生与抑制。 Boost（升压）变换器： 深入分析其升压机制，输出电压与占空比的关系，以及在不同负载下的工作模式。 Buck-Boost（升降压）变换器： 探讨其同时实现升压和降压的功能，以及其独特的输出极性。 SEPIC、Cuk等其他拓扑： 介绍这些拓扑的结构特点、优缺点以及适用场景，例如需要隔离或输出电压与输入电压极性相反的情况。 脉冲宽度调制（PWM）控制： 详细讲解PWM作为核心控制手段的原理，包括如何通过改变开关元件的占空比来调节输出电压。我们将分析不同PWM模式（如电压模式、电流模式）的控制精度、瞬态响应和稳定性差异。 电感与电容的选型与设计： 深入探讨电感和电容作为储能元件在电源设计中的关键作用。 电感： 详细介绍电感器的结构（铁芯材料、绕组）、参数（电感值、饱和电流、直流电阻）及其对电路性能的影响。讲解如何根据工作电流、纹波要求和频率选择合适的电感，以及如何进行电感器的设计以优化体积和性能。 电容： 深入分析电容器的类型（陶瓷电容、电解电容、薄膜电容等），及其关键参数（容值、耐压、ESR、ESL）。讲解如何根据纹波抑制、瞬态响应和滤波要求选择合适的输出和输入电容，以及如何利用多颗电容并联来满足高频特性和低ESR的要求。 反馈控制理论： 讲解闭环控制的基本概念，包括误差放大器、补偿网络和PWM调制器。我们将分析PID控制器的基本原理，以及如何设计补偿网络来确保电源的稳定性和良好的动态响应。 第二章：关键器件的选型与应用 电源电路的性能很大程度上取决于所选用的关键器件。本章将聚焦于这些核心元件，提供深入的选型指南和应用技巧。 功率开关器件： MOSFET： 详细介绍MOSFET的结构、工作原理、关键参数（耐压、导通电阻、开关损耗、栅极电荷）及其选择依据。我们将分析不同封装（如TO-247、SO-8、PQFN）的散热性能和寄生参数的影响，并探讨低压MOSFET和高压MOSFET在不同应用中的特点。 IGBT： 介绍IGBT的结构、工作原理、参数和应用场景，特别是在高电压、大电流的应用中。 碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）器件： 重点介绍宽禁带半导体材料（SiC、GaN）器件的优势，如更低的导通损耗、更快的开关速度、更高的工作温度和更小的体积。分析其在高效、高密度电源设计中的应用潜力，以及与之匹配的驱动电路设计。 二极管： 介绍整流二极管、肖特基二极管的特性，包括正向压降、反向恢复时间、耐压等。分析肖特基二极管在降压电路中降低导通损耗的优势，以及超快恢复二极管在高频应用中的重要性。 功率电感与变压器： 详细讲解电感和变压器的设计要点，包括磁芯材料的选择（铁氧体、坡莫合金、非晶合金等）以满足不同频率和磁通密度需求。分析高频变压器的漏感、分布电容和绕组损耗对效率的影响，以及如何通过绕组设计（如多股线、多层绕组）来优化性能。 驱动电路： 深入探讨功率开关器件的栅极驱动电路设计，包括驱动电流、电压、上升和下降时间控制，以及如何抑制振荡和提高抗干扰能力。 稳压IC与控制器： 介绍线性稳压器和开关稳压器控制IC的特点和应用。重点讲解PWM控制器（如TL494、UC384X系列）、多相控制器、同步整流控制器以及数字控制器（如DSP、MCU）在现代电源设计中的应用。 第三章：电源电路设计中的关键技术与挑战 在实际电源设计中，往往会遇到各种复杂的问题，需要掌握一系列先进的技术来应对。 效率优化： 降低导通损耗： 通过选择低RDS(on)的MOSFET、低正向压降的二极管，以及优化PCB布局以减小导线电阻。 降低开关损耗： 通过选择开关速度快的器件、优化栅极驱动、采用软开关技术（如ZVS、ZCS）以及合适的PWM策略。 降低磁性元件损耗： 通过选择低损耗的磁芯材料、优化绕组设计、减小磁通密度。 同步整流技术： 讲解同步整流技术如何利用MOSFET代替二极管来显著降低导通损耗，提高效率，尤其是在低输出电压、大电流的应用中。 电磁兼容性（EMC）设计： 传导发射抑制： 讲解如何通过滤波电路（LC滤波器、EMI滤波器）和PCB布局来抑制传导到电源线上的噪声。 辐射发射抑制： 详细分析高频开关信号、PCB走线和磁性元件产生的电磁辐射源，并提出有效的屏蔽、滤波和布局技巧。 抗干扰性设计： 讲解如何提高电源电路对外部电磁干扰的抵抗能力，如差模和共模干扰的抑制。 瞬态响应与稳定性： 瞬态响应： 分析负载变化、输入电压变化时输出电压的波动，并提出通过优化补偿网络、增加储能元件（如输出电容）、采用快速响应的控制策略来改善瞬态响应。 稳定性分析： 深入探讨Bode图、Nyquist图等方法在分析电源回路稳定性中的应用，以及如何通过调整补偿网络来确保系统在各种工作条件下都能稳定运行。 热管理： 散热设计： 详细讲解如何通过选择合适的封装、PCB散热设计（覆铜、过孔、散热片）、自然对流和强制风冷等方式来有效散热。 温度监测与保护： 介绍温度传感器的应用以及过温保护电路的设计。 功率密度提升： 集成化设计： 探讨如何通过集成化技术（如高度集成的DC-DC模块、三合一电源）来减小体积。 高频化设计： 分析提高开关频率对减小电感、电容体积的优势，以及在此过程中遇到的挑战（如开关损耗增加、EMI问题）。 可靠性设计： 器件降额设计： 讲解如何根据器件的额定参数，在其工作实际参数上留有足够的裕量，以提高器件的可靠性。 保护电路设计： 详细介绍过压保护（OVP）、过流保护（OCP）、短路保护（SCP）、欠压保护（UVP）等保护电路的设计，以防止电源及其连接的负载受到损坏。 第四章：先进电源技术与未来趋势 随着科技的进步，电源技术也在不断演进，以满足日益增长的需求。 数字电源控制： 介绍数字电源控制器的优势，如更灵活的控制算法、更高的精度、更好的可配置性和远程监控能力。分析数字电源在智能电网、数据中心和通信设备中的应用。 GaN和SiC在电源中的应用： 再次强调宽禁带半导体在下一代电源技术中的重要性，包括在服务器电源、电动汽车充电桩、光伏逆变器等领域的突破性应用。 无线充电技术： 探讨无线充电的原理、不同标准（如Qi）和关键技术挑战，以及其在消费电子和电动汽车领域的应用前景。 能量采集技术： 介绍各种能量采集技术（如光能、热能、射频能、振动能）及其在低功耗传感器和物联网设备中的应用。 智能化与物联网（IoT）电源： 探讨电源如何与物联网结合，实现智能监控、远程诊断、自适应调节等功能，从而提升能源利用效率和设备智能化水平。 低碳与环保设计： 强调电源设计在节能减排方面的责任，包括提高能源转换效率、使用环保材料、优化产品生命周期等。 结论 电源电路设计是一个集理论、实践与创新于一体的复杂工程领域。本书通过对基础理论的深入讲解，关键器件的细致分析，实际设计中挑战的剖析，以及对未来技术趋势的展望，旨在为广大工程师、学生以及对电源技术感兴趣的读者提供一本全面、实用的参考书。掌握本书内容，将有助于您在瞬息万变的电子技术浪潮中，设计出更高效、更可靠、更具创新性的电源解决方案。每一次成功的电源设计，都是对能量精妙掌控的体现，也是推动现代科技进步的重要力量。 致谢 （此处可留空，或添加对研究、合作者等的感谢）

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这本书的装帧设计相当不错，纸张的质感很好，拿在手里有分量，而且印刷清晰，字体大小适中，阅读起来非常舒适。封面上“电源电路设计技巧”几个大字醒目有力，副标题和作者信息也一应俱全，整体给人一种专业、严谨的感觉。我尤其喜欢它采用的硬壳装订方式，这样能够更好地保护书页，也方便我随时翻阅查找资料。

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拿到这本书的时候，我最先被它内容的高度实用性所吸引。这本书的切入点非常独特，不是从理论的宏大叙事出发，而是直接聚焦在电源电路设计中那些最核心、最容易遇到瓶颈的技术难题。例如，书中对各种开关电源拓扑结构的详细分析，以及在实际应用中如何根据具体需求进行选型和优化，都提供了非常具体且可操作的指导。我尝试着书中讲解的某种降压型开关电源设计方法，在实操过程中确实看到了显著的效果，这比单纯的学习理论知识要来得更直观和有效。

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读这本书的时候，我最大的感受就是它的“干货”非常多，而且条理清晰，逻辑性极强。作者并没有回避复杂的问题，而是将那些看似晦涩难懂的技术原理，用一种非常系统化的方式分解开来，并且配以大量的图表和示意图，让读者能够更容易地理解。我特别欣赏书中在讲解功率器件选择、EMI抑制、热管理等关键环节时，给出的具体建议和经验之谈。这些都是在课堂上很难学到的宝贵财富，对于提升我的设计能力起到了决定性的作用。

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这本书的视角非常广阔，它不仅关注了传统的直流电源设计，还深入探讨了新兴的AC/DC、DC/DC转换器等方面的最新技术进展。在阅读过程中，我惊喜地发现书中提到了许多我之前不太熟悉的拓扑结构和控制策略，这极大地拓宽了我的知识视野。例如，书中对一些高效率、低功耗的设计理念进行了深入的阐述，这对于我目前正在进行的一个低功耗嵌入式系统项目来说，非常有参考价值。

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作为一名正在学习电源设计的学生，我一直觉得自己在实际操作方面存在一些不足，理论知识学了不少，但真正动手设计的时候总是会遇到各种各样的问题。这本书就像一位经验丰富的工程师，在我学习的道路上给予了及时的指引。书中提供的案例分析非常贴近实际工程应用，让我能够更好地理解理论知识如何在实践中落地。我尤其是对书中讲解的PCB布局技巧和EMC设计方法印象深刻，这些细节的把控对于保证电源电路的稳定性和可靠性至关重要。