9787030150950 现代仪器电源--原理技术设计 科学出版社 张建生 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：29561325371

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

定价：28.00元

作者：张建生

出版社：科学出版社

出版日期：2005-07-01

ISBN：9787030150950

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.459kg

编辑推荐

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内容提要

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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

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作者介绍

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文摘

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序言

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探秘电力世界的精微运作：直流稳压电源的奥秘与创新 本书将带您深入探索现代科学仪器核心——直流稳压电源的原理、技术与设计。在浩瀚的科技领域，精密仪器扮演着不可或缺的角色，而其稳定可靠的运行，则离不开一个强大而精密的“心脏”——高品质的直流稳压电源。它如同血液般滋养着仪器的各个部件，确保数据的精确采集与分析。本书旨在揭示这一关键技术背后的深层逻辑，从基础理论到前沿应用，全面展现直流稳压电源的魅力与发展脉络。 一、直流稳压电源的基础脉络：从原理到核心构成 在正式展开技术探讨之前，我们有必要先回顾直流稳压电源的本质。其核心目标在于将不稳定的直流输入电压，经过一系列的能量转换与调节，输出一个恒定、纯净的直流电压，以满足敏感电子设备对供电的严苛要求。想象一下，当您进行一项至关重要的科学实验，一丝毫的电压波动都可能导致数据失真，甚至整个实验前功尽弃。直流稳压电源正是为此而生，它像一位忠诚的守护者，时刻维持着电力供给的稳定。 本书将从最基础的能量转换原理入手，层层剥离复杂的电路结构，带领读者理解电压、电流、功率等基本概念在稳压电源中的应用。我们将详细剖析各类基本的稳压电路拓扑，例如： 线性稳压器（Linear Regulators）： 这是最直观、也是最经典的稳压方式。我们将深入理解其工作原理，分析其优缺点，以及在何种应用场景下仍然是最佳选择。线性稳压器通过一个串联的调节元件（如三极管或场效应管）将多余的电压“压掉”，如同一个可调节的电阻。虽然原理简单，但其在效率和发热方面存在局限性。我们将探讨如何优化设计，例如采用低压差（LDO）线性稳压器，以提高效率并减小功耗。 开关稳压器（Switching Regulators）： 随着科技的进步，开关稳压器以其高效率和紧凑的体积，逐渐成为主流。本书将系统性地介绍各种开关稳压拓扑，包括： 降压型（Buck Converters）： 这是最常用的开关稳压器之一，用于将较高的输入电压降低到一个较低的输出电压。我们将详细解析其工作模式，包括电流和电压的动态变化，以及功率开关、电感、电容等关键元件的作用。 升压型（Boost Converters）： 升压型稳压器则能将较低的输入电压提升到一个较高的输出电压，广泛应用于需要更高工作电压的场合。我们将深入理解其储能和升压机制。 升降压型（Buck-Boost Converters）： 这种拓扑能够实现输出电压高于或低于输入电压，提供了极大的灵活性。我们将分析其工作原理，以及在不同工作模式下的行为。 反激式（Flyback Converters）、正激式（Forward Converters）等隔离型开关稳压器： 对于需要电气隔离的场合，隔离型开关稳压器是必不可少的。本书将重点介绍这些拓扑的电路结构、工作原理以及在隔离性能和功率传输方面的优势。 在介绍各类拓扑的同时，我们将深入探讨构成这些稳压电路的核心元件，如功率开关（MOSFETs、IGBTs）、二极管、电感、电容、控制器芯片等。我们会分析它们的选型原则、参数特性以及对整体性能的影响。例如，电感的储能能力、电容的滤波效果、功率开关的开关速度和导通损耗，都直接关系到稳压电源的效率、稳定性和输出纹波。 二、精益求精的设计艺术：从理论到实践的跃迁 理解了基本原理后，本书将步入更具挑战性的设计领域。直流稳压电源的设计并非简单的元件堆砌，而是一门精密的工程艺术，需要综合考虑多个因素，并进行精细的权衡。我们将重点关注以下关键设计环节： 元件选型与参数匹配： 准确选择合适的功率器件、电感、电容等，并确保它们之间的参数匹配，是设计成功的基石。本书将提供详细的元件选型指南，包括考虑额定电流、耐压、频率响应、ESR（等效串联电阻）等关键参数。 功率损耗与效率优化： 高效率是现代电源设计的永恒追求。我们将分析不同拓扑在效率上的差异，以及造成功率损耗的主要环节，如开关损耗、导通损耗、磁芯损耗等。在此基础上，我们将介绍多种提高效率的设计技巧，例如采用低RDS(on)的MOSFETs、优化驱动电路、选择合适的磁芯材料等。 输出纹波与动态响应： 纯净的输出电压是稳压电源的关键指标。本书将深入分析产生输出纹波的原因，如开关频率、滤波元件的性能等，并提供有效的滤波策略。同时，我们还将探讨动态响应，即当负载发生瞬时变化时，稳压器输出电压的稳定速度和恢复能力，这对于需要快速响应的仪器至关重要。 热设计与散热： 功率器件在工作时会产生热量，不良的热管理可能导致性能下降甚至损坏。本书将介绍热设计的原则，包括热阻的概念、散热器的选择与安装、以及如何通过合理的布局来优化散热。 EMI/EMC设计： 开关电源在工作时会产生电磁干扰（EMI），并可能对外构成电磁兼容（EMC）问题。本书将介绍EMI/EMC的产生机理，以及相应的抑制措施，如滤波、屏蔽、接地等，确保电源的设计符合相关法规标准。 保护电路设计： 为了保证稳压电源和所连接设备的可靠运行，各种保护电路是必不可少的。我们将详细介绍过压保护、过流保护、欠压保护、过温保护等设计方法，以及如何集成到整体设计中。 PCB布局与布线： 良好的PCB布局和布线能够显著影响电源的性能，尤其是在高频开关应用中。本书将提供关于PCB布局的指导原则，包括关键信号的走线、地线的处理、电源线的连接等，以最小化寄生效应和提高稳定性。 三、前沿技术与创新应用：展望直流稳压电源的未来 随着科技的飞速发展，直流稳压电源也在不断革新。本书将紧随技术前沿，为您呈现最新的发展趋势和创新应用： 数字控制技术： 传统的模拟控制方式正在逐渐被数字控制所取代。本书将介绍数字控制稳压器的优势，如更高的灵活性、更强的集成度、更优的性能以及更容易实现智能监控和通信。我们将探讨数字控制器的设计理念、控制算法（如PID控制、模型预测控制）以及其在现代电源系统中的应用。 GaN和SiC器件的应用： 宽禁带半导体材料（GaN和SiC）以其卓越的性能，正在深刻改变着功率电子领域。本书将分析GaN和SiC器件在直流稳压电源中的优势，如更高的开关频率、更低的损耗、更高的耐压和工作温度，以及它们为电源设计带来的新机遇。 集成化与小型化： 现代电子设备对电源的体积和重量要求越来越高。本书将探讨各种集成化技术，如功率集成（PMIC）、多芯片模块（MCM）等，以及如何通过高度集成化的设计实现电源的小型化和高密度化。 智能电源管理： 结合物联网（IoT）和人工智能（AI）技术，智能电源管理正成为新的发展方向。本书将探讨如何实现电源的远程监控、故障诊断、自适应优化以及与其他系统的协同工作，从而提高能源利用效率和系统的整体智能化水平。 特种应用电源： 除了通用稳压电源，本书还将触及一些特种应用领域的电源设计，例如： 医疗仪器电源： 对隔离、低噪声、高可靠性有着极高的要求。 通信设备电源： 对高效、高功率密度、良好的电磁兼容性有特别的关注。 航空航天与国防电源： 在极端环境下（高温、低温、高辐射）仍能稳定工作。 新能源领域电源： 如太阳能逆变器、电动汽车充电器等，对高效率、大功率和可靠性要求极高。 四、实战案例分析与设计工具：赋能实践者 理论知识的掌握需要通过实践来巩固。本书将穿插丰富的设计实例，从简单的线性稳压器到复杂的开关电源，带领读者一步步完成实际的设计过程。我们会通过详细的计算、仿真和实际测试数据，展示设计中的关键决策和问题解决方法。 此外，本书还将介绍常用的电源设计仿真软件（如LTspice, PSpice, SIMetrix等）和EDA工具，帮助读者在实际动手之前进行充分的验证和优化。 结语： 直流稳压电源作为现代电子设备不可或缺的组成部分，其重要性不言而喻。本书旨在为工程师、科研人员、以及对电力电子技术感兴趣的学生提供一本全面、深入且实用的参考书籍。我们相信，通过本书的学习，读者不仅能够掌握直流稳压电源的核心原理和设计方法，更能洞悉其发展趋势，为未来的技术创新奠定坚实的基础。愿本书成为您探索电力世界精微运作的忠实伙伴。

评分☆☆☆☆☆

从装帧和出版质量来看，科学出版社的出品果然名不虚传，纸张厚实，印刷清晰，尤其是那些复杂的电路图和时域图谱，细节还原度非常高，这对需要长时间阅读和查阅的工程师来说是一个巨大的福音。这本书的深度和广度，意味着它并非一蹴而就就能完全掌握的“快餐读物”。我把它放在手边，经常在遇到设计瓶颈时拿出来翻阅某一章节，每次都能有新的启发。张建生在这本书中展现出的对细节的执着和对工程严谨性的追求，本身就是一种潜移默化的教育。例如，他对不同保护电路（过流、过压、欠压锁定）的实现机制和触发条件的细致区分，体现了设计者对系统安全性的高度负责。总而言之，这本书已经成为我工具箱里不可或缺的一件“重型武器”，它定义了我对“专业”这个词的理解，是值得所有电源工程师投入时间和精力去精研的力作。

评分☆☆☆☆☆

如果用一个词来形容这本书带给我的感受，那就是“系统性”。它绝不是零散知识点的堆砌，而是一套完整、闭环的设计方法论。从最开始的需求定义、指标确定（包括环境适应性、电磁兼容性等非电气指标），到元器件选型、电路拓扑设计，再到最后的测试与调试，作者构建了一个严谨的工程流程图。我特别注意到作者在讨论功率密度提升时，不仅仅停留在新的半导体器件（如GaN或SiC）的介绍上，而是更深入地分析了这些新器件对散热、驱动和控制环路带来的系统级挑战。这体现了作者的深度思考：任何一项技术的进步都不是孤立的，它必然牵动整个系统的设计范式。对于想要构建下一代高性能测试测量设备的设计团队而言，这本书提供的是一张清晰的路线图，它告诉我们如何从零开始构建一个符合未来标准的高可靠性电源系统，而不是仅仅修修补补现有的设计。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实用价值简直是超乎想象，它更像是一本“仪器电源的工程实践手册”而非单纯的教材。我最欣赏的一点是，它对“仪器”这个特定应用场景的聚焦。仪器电源对稳定性和噪声的要求远高于普通的消费电子产品，书中花了大量的篇幅来探讨如何实现纳伏甚至微伏级的输出噪声控制。从低噪声LDO的选择与应用，到如何设计一个隔离良好的反馈回路，再到具体的PCB布局技巧，简直是事无巨细。我曾经为我们实验室一个高精度测量设备的电源纹波问题焦头烂额，尝试了各种市售方案都收效甚微。后来，我严格按照书中介绍的“多级噪声抑制架构”进行重新设计和验证，效果立竿见影，输出噪声成功降低了一个数量级。这种实战经验的传授，是其他理论性强但缺乏工程指导的书籍所无法比拟的。张建生在书中展示的那些复杂的系统级考量，比如不同负载瞬态下的交叉调整率控制，都体现了其深厚的实战功底。

评分☆☆☆☆☆

这本厚重的《现代仪器电源——原理技术设计》简直是电源设计领域的百科全书，我刚翻开第一章就被其详尽的理论深度所震撼。作者张建生显然是这个领域的资深专家，他对开关电源拓扑的演进、各种控制环路的分析，简直是娓娓道来，丝丝入扣。我尤其欣赏他对磁性元件设计那一部分的阐述，从铁氧体材料的选择到磁芯的损耗计算，每一个细节都给出了清晰的数学模型和工程经验的结合。对于我们这些在实际工作中经常遇到EMI/EMC问题的工程师来说，书中关于滤波技术和接地策略的讨论简直是雪中送炭。它不仅仅是停留在“应该怎么做”的层面，更是深入探讨了“为什么这样做”的物理机制。比如，书中对反激式、推挽式以及更复杂的LLC谐振电路的分析，不仅有严格的传递函数推导，更有丰富的波形图和实验数据作为支撑，让人感觉这本书的理论深度和工程实用性达到了一个完美的平衡点，远超市面上那些浮于表面的设计指南。读完后，我对高效率、高功率密度电源的设计思路有了脱胎换骨的认识，尤其是在处理瞬态响应和热管理这些棘手问题时，书中的方法论提供了坚实的理论后盾。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我原本以为这类专业书籍都会是枯燥乏味的公式堆砌，但《现代仪器电源》的阅读体验却出乎意料地流畅。张建生的叙事风格非常注重逻辑的连贯性，他总能将复杂的技术概念用一种非常直观的方式呈现出来。比如在讲解脉冲宽度调制（PWM）的各种调制方式时，他没有直接抛出复杂的数学公式，而是先从一个实际的应用场景入手，阐述了不同调制方式在纹波抑制和动态性能上的优缺点，再引出相应的数学模型，这种“问题导向”的教学方法极大地降低了学习门槛。我特别喜欢书里穿插的一些历史回顾和技术演进的脉络，这让我对现代电源技术的发展轨迹有了更宏观的理解，而不是仅仅停留在当前技术的点状知识上。对于初入这个行业的年轻人来说，这本书简直是量身定制的启蒙导师，它教会的不仅仅是“如何计算”，更是“如何思考”一个完整的电源系统。即便是对于我这样已经有几年经验的人来说，重温那些基础概念时，也能从中发现许多先前被忽略的细微之处，确实是值得反复研读的经典。