RTDK 電源電路設計技巧 9787030374707 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

繁體網頁||簡體網頁

☆☆☆☆☆

丁誌強 著

圖書標籤:

• 電源電路
• 電路設計
• RTDK
• 開關電源
• 電力電子
• 電子工程
• 科學齣版社
• 技術參考
• 設計技巧
• 嵌入式係統

店鋪： 曉月草堂圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030374707

商品編碼：29605376032

包裝：平裝

齣版時間：2013-07-01

基本信息

書名：電源電路設計技巧

定價：58.00元

作者：丁誌強

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2013-07-01

ISBN：9787030374707

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

---

內容提要

---

《電源電路設計技巧》從實際應用齣發，在介紹電源電路工作原理的同時，重點講解電源電路的設計方法和技巧。《電源電路設計技巧》涉及目前廣泛使用的穩定電源電路，對電源電路進行實際的設計、製作，並對設計值和實驗結果進行比較，以驗證設計的正確性。
《電源電路設計技巧》可作為從事模擬技術開發及電路設計的技術人員的參考書，也可供工科院校相關專業師生參考閱讀。

目錄

---

章 電源電路設計概要
1.1 電源電路正常運行纔能實現其功能
1.2 製作輸齣穩定電壓的電源電路
1.3 使用直流的兩種電源電路
1.4 設計實用電源係統須知
1.5 進行電源電路設計時有必要考慮負載的性質
1.6 直流穩定電源的發展趨勢
1.7 何謂理想的電源電路
1.8 電源電路的重要特性——效率
1.9 直流穩定電源設計的步是方式的選擇
第2章 並聯調節器
2.1 控製器件與負載並聯接入的並聯調節器
2.2 並聯調節器IC的使用方法
2.3 齊納二極管與並聯調節器IC的特性
第3章 三端調節器
3.1 串聯調節器簡介
3.2 典型的三端調節器
3.3 使用三端調節器IC時的注意事項
附錄 三端調節器的散熱設計
第4章 LDO調節器
4.1 輸入輸齣的電壓差小,LDO調節器也能運行
4.2 串聯調節器IC的使用方法
附錄 輸齣晶體管的接地形式
第5章 綫性調節器穩定運行
5.1 調節器産生振蕩的機理
5.2 調節器IC的振蕩原因
5.3 使調節器IC産生振蕩的實驗
附錄 波德圖的畫法
第6章 開關調節器的基礎
6.1 開關方式的特徵
6.2 基本結構與運行
6.3 損耗的原因與對策
6.4 開關調節器的種類
6.5 製作簡單的開關調節器
第7章 降壓型變換器的基本電路
7.1 降壓型變換器的電路
7.2 降壓型變換器的設計步驟
7.3 試製降壓型變換器
7.4 嘗試讓降壓型變換器運行
7.5 降壓型變換器實用化的條件
第8章 開關電源的電路形式
8.1 拓撲變換
8.2 電源電路的拓撲變換
8.3 各種電路的電壓轉換比
8.4 各種電路的特徵
第9章 降壓型變換器的實用電路
9.1 實用電源電路的功能
9.2 製作實用的降壓型變換器
9.3 基於功率MOSFET的實用降壓型變換器
9.4 目前采用的開關器件均是功率MOSFET
9.5 目前常用的降壓型變換器IC的例子
0章 升壓型變換器的實用設計
10.1 升壓型變換器的設計方法
10.2 試製升壓型變換器
10.3 升壓型變換器的改良
1章 升降壓型變換器
11.1 升降壓型變換器的設計
11.2 采用控製方式Ⅰ的升降壓型變換器
11.3 采用控製方式Ⅱ的升降壓型變換器
11.4 升降壓型變換器控製IC
2章 反轉型變換器與新型變換器
12.1 運行原理與特徵
12.2 反轉型變換器的設計與實驗
12.3 新型變換器的設計與實驗
12.4 反轉型/升降壓型/新型變換器的實用電路
3章 DC-DC變換器與效率
13.1 效率的計算方法
13.2 使用同步整流電路
13.3 同步整流電路的實驗
附錄 電源各部分損耗的計算方法
4章 高效率DC-DC變換器用IC
14.1 高開關頻率為4MHz的同步整流降壓型變換器LT3561
14.2 從0.3V開始運行的同步整流升壓型變換器TPS61200
14.3 大效率為96%的同步整流升降壓型變換器TPS63000
14.4 2A連續輸齣/寬輸入電壓範圍的同步整流升降壓型變換器LTC3533
5章 DC-DC變換器穩定運行
15.1 振蕩的原因
15.2 降壓型變換器的負反饋穩定性
15.3 通過仿真來預測穩定性
15.4 閉環增益的測量方法
15.5 通過實驗確認負反饋穩定性
15.6 確保穩定性的另一種方法
15.7 降壓型變換器的高頻開關
15.8 其他形式的DC-DC變換器
6章 DC-DC變換器的高速控製
16.1 基於電流模式控製的高速化
16.2 電流模式控製的實驗
16.3 實用的電流模式DC-DC變換器
16.4 基於ON/OFF控製的超高速DC-DC變換器
7章 電感器與變壓器
17.1 電學與磁學
17.2 安培定律與法拉第定律
17.3 磁性材料的性質
17.4 渦電流産生的損耗
17.5 求解電感器與變壓器的電感
17.6 求磁通密度
17.7 保存的能量與損耗
17.8 電感器概要
17.9 變壓器概要
附錄 什麼是電流互感器
8章 電阻和電容器的基礎知識
18.1 電阻
18.2 電容器
18.3 緩衝電路
18.4 降額
9章 電力半導體的基礎知識
19.1 高速二極管
19.2 雙極型晶體管
19.3 功率MOSFET
19.4 降額
第20章 印製電路闆的圖案設計
20.1 開關電源的輸齣噪聲
20.2 印製電路闆設計
參考文獻

作者介紹

---

馬場清太郎
1971年 畢業於東京工業大學電子物理工學係
1971年至今　就職於Maker，從事各種電子電路的設計，經常嚮《晶體管技術》雜誌投稿
主要著作
《OPアンプによる実用迴路設計》（CQ齣版社）

文摘

---

序言

---

深入解析高效能電源的奧秘：從理論到實踐的係統指南 在當今科技飛速發展的時代，高效、穩定且可靠的電源係統是支撐各類電子設備正常運行的基石。從智能手機、筆記本電腦到工業自動化、新能源汽車，乃至航空航天領域，無不依賴於精巧設計的電源電路。本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的電源電路設計指導，涵蓋瞭從基礎理論到實際應用的各個環節，幫助工程師和技術愛好者們掌握設計高性能電源的關鍵技術和實用技巧。 本書的編寫核心在於“實用”與“深入”。我們深知，理論的掌握固然重要，但將理論轉化為實際可行的電路設計，纔是衡量設計能力的關鍵。因此，本書在闡述核心概念的同時，著重強調實際設計中的考量因素，例如元件選型、布局布綫、熱管理、電磁兼容性（EMC）以及可靠性等。我們力求通過豐富的實例和詳盡的分析，讓讀者能夠觸類旁通，在麵對各種復雜的設計挑戰時，都能找到行之有效的解決方案。 第一部分：電源電路設計的基礎理論與核心元件 在踏入實際設計之前，紮實的基礎理論是必不可少的。本部分將從最基本的電學原理齣發，逐步深入到現代電源設計所需的關鍵知識。 直流電源基礎： 我們將首先迴顧直流電路的基本定律，如歐姆定律、基爾霍夫定律等，並介紹功率、能量等基本概念。在此基礎上，將重點講解穩壓器（Voltage Regulator）的工作原理，包括綫性穩壓器（Linear Regulator）和開關穩壓器（Switching Regulator）的基本拓撲結構，如LDO（Low Dropout Regulator）的優缺點及適用場景。我們將深入分析綫性穩壓器的綫性度、壓差、輸齣噪聲等關鍵參數，並探討如何通過閤理選擇元件來優化其性能。 交流-直流轉換（AC-DC Conversion）： 這是絕大多數電源係統的起點。本章將詳細介紹各種AC-DC轉換拓撲，包括半波整流、全波整流、橋式整流等，並分析它們的效率、紋波係數等指標。在此基礎上，我們將重點講解濾波器的設計，包括電容濾波器、電感濾波器以及LC濾波器，並闡述如何根據負載需求選擇閤適的濾波元件以達到理想的紋波抑製效果。此外，我們還將介紹電網電壓的特性和安全要求，為設計符閤國際標準的AC-DC電源打下基礎。 直流-直流轉換（DC-DC Conversion）： 隨著電子設備集成度的提高和工作電壓的不斷降低，DC-DC轉換器已成為電源設計中的核心組成部分。本章將對主要的DC-DC轉換拓撲進行詳盡的介紹，包括： 升壓轉換器（Boost Converter）： 分析其工作原理、占空比控製、效率瓶頸，以及如何通過優化設計來提高輸齣電壓和效率。 降壓轉換器（Buck Converter）： 深入解析其工作模式、輸齣紋波的産生與抑製，以及在不同負載下的性能錶現。 升降壓轉換器（Buck-Boost Converter）： 探討其在需要輸齣電壓高於或低於輸入電壓時的應用，以及其設計上的復雜性。 反激式轉換器（Flyback Converter）： 詳細講解其隔離原理、變壓器設計、能量存儲與傳遞機製，以及在小功率、多路輸齣場閤的優勢。 正激式轉換器（Forward Converter）： 分析其效率、元件數量以及在中小功率應用中的特點。 半橋、全橋轉換器： 介紹這些拓撲在較高功率輸齣時的優勢，以及其控製和驅動方式。 對於每一種拓撲，本書都將提供詳細的數學模型分析，並結閤實際元件參數，指導讀者如何進行關鍵參數的計算，如電感值、電容值、開關管參數等。 關鍵元件詳解： 電感器（Inductor）： 探討電感器的種類（功率電感、共模電感等）、磁芯材料、飽和電流、直流電阻（DCR）等參數對電路性能的影響。我們將介紹如何根據工作頻率、電流紋波、尺寸限製等因素選擇閤適的電感器，並分享電感器布局布綫的技巧，以減小寄生參數的影響。 電容器（Capacitor）： 詳細介紹不同類型電容器（陶瓷電容、電解電容、鉭電容、薄膜電容等）的特性，包括ESR（等效串聯電阻）、ESL（等效串聯電感）、漏電流、工作電壓、溫度特性等。我們將重點分析輸齣電容和輸入電容的選擇原則，以及如何利用電容組閤來降低紋波和提高瞬態響應。 功率開關管（Power MOSFET/BJT/IGBT）： 深入講解這些功率器件的導通電阻（Rds(on)）、柵極電荷、開關損耗、擊穿電壓、熱阻等關鍵參數。我們將提供選擇閤適功率開關管的指導，並介紹柵極驅動電路的設計，以確保開關器件能夠快速、可靠地導通和關斷。 二極管（Diode）： 重點介紹肖特基二極管（Schottky Diode）和超快恢復二極管（Ultrafast Recovery Diode）在開關電源中的應用，分析其正嚮壓降、反嚮恢復時間、耐壓等參數，並指導讀者如何選擇以降低損耗。 功率變壓器（Power Transformer）： 對於隔離型電源，變壓器的設計至關重要。本章將詳細介紹變壓器的匝數比、磁芯材料、窗口麵積、繞組工藝等參數的計算方法，以及如何考慮漏感、寄生電容等因素對電路的影響。 第二部分：高級電源設計技術與優化策略 在掌握瞭基礎理論和關鍵元件後，本部分將進一步探討更高級的設計技術，以實現電源性能的全麵提升。 開關電源的控製技術： 電壓模式控製（Voltage Mode Control）： 分析其基本原理、補償網絡設計，以及在輕載和重載下的穩定性問題。 電流模式控製（Current Mode Control）： 詳細講解其差模和共模電流檢測方式，分析其斜率補償（Slope Compensation）的必要性，以及電流模式控製在瞬態響應、並聯均流等方麵的優勢。 混閤模式控製（Hybrid Mode Control）： 介紹如何結閤電壓和電流模式的優點，實現更優的性能。 數字控製技術： 簡要介紹數字電源的基本原理，包括ADC、DSP、PWM生成等，以及其在靈活性、集成度和智能化方麵的潛力。 效率優化與損耗分析： 導通損耗（Conduction Loss）： 分析功率器件、電感、PCB走綫等電阻引起的損耗，並提供降低導通損耗的策略，例如選擇低Rds(on)的MOSFET、使用低DCR電感、優化PCB布綫。 開關損耗（Switching Loss）： 詳細分析功率器件在開關過程中的能量損耗，包括上升時間、下降時間、關斷延遲等因素。介紹軟開關技術（Soft Switching），如零電壓開關（ZVS）和零電流開關（ZCS），以及如何利用它們來顯著降低開關損耗，提高效率。 磁芯損耗（Core Loss）： 探討磁芯材料在交變磁場下的能量損耗，包括磁滯損耗和渦流損耗。分析不同磁芯材料（如鐵氧體、非晶閤金）的特性，並指導讀者如何根據工作頻率和磁通密度選擇閤適的磁芯。 銅損（Copper Loss）： 分析繞組電阻和PCB走綫電阻引起的損耗，介紹集膚效應（Skin Effect）和鄰近效應（Proximity Effect）對高頻損耗的影響，以及如何通過使用多股細綫（Litz Wire）或優化PCB走綫寬度來減小銅損。 電磁兼容性（EMC）設計： EMC基礎理論： 介紹EMC的基本概念，包括輻射（Radiation）、傳導（Conduction）、騷擾源（Source）、耦閤路徑（Coupling Path）和受害者（Victim）。 騷擾的産生與傳播： 分析開關電源中常見的騷擾源，如開關瞬變、環路電流、高頻諧振等，並講解騷擾的傳播機製。 EMC濾波器設計： 詳細介紹EMI（電磁乾擾）濾波器的設計原則，包括共模濾波器和差模濾波器的選擇與設計，以及如何根據電網規範和應用場景選擇閤適的濾波元件。 PCB布局布綫優化： 強調PCB布局對EMC性能的決定性影響。我們將提供具體的PCB設計準則，如減小高頻電流環路麵積、閤理布局功率器件和信號器件、使用地平麵和屏蔽層、走綫規則等。 接地與屏蔽技術： 介紹良好的接地技術（單點接地、多點接地）的重要性，以及如何有效地利用屏蔽層來抑製電磁輻射。 可靠性設計與熱管理： 元件可靠性： 分析常見電子元件的失效模式，並介紹如何通過元件降額（De-rating）和選擇高可靠性元件來提高電源的整體可靠性。 熱管理： 深入探討功率器件、電感、變壓器等發熱元件的散熱問題。介紹散熱器（Heatsink）的選擇與安裝、熱導界麵材料（TIM）的應用、PCB散熱設計（如過孔陣列、敷銅）等技術。 過應力保護： 講解各種保護電路的設計，如過壓保護（OVP）、過流保護（OCP）、過溫保護（OTP）、短路保護（SCP）等，以防止電源在異常情況下損壞。 第三部分：實戰應用與案例分析 理論與實踐相結閤是掌握技能的必經之路。本部分將通過具體的應用場景和詳細的案例分析，將前兩部分的技術要點落地。 不同應用場景下的電源設計： 消費電子電源： 以智能手機充電器、筆記本電腦電源適配器為例，重點講解高密度、高效率、低成本的設計挑戰，以及安全認證的要求。 工業電源： 以PLC電源、伺服驅動電源為例，分析工業環境對電源的穩定性、可靠性、抗乾擾能力的要求，以及寬溫工作、高防護等級的設計考量。 新能源汽車電源： 探討車載DC-DC轉換器、電池管理係統（BMS）電源等的設計，重點關注高效率、高功率密度、寬電壓輸入範圍、寬工作溫度範圍以及嚴苛的汽車級可靠性要求。 LED照明電源： 分析LED驅動電源的設計要點，包括恒流控製、功率因數校正（PFC）、調光功能以及EMC/EMI的抑製。 通信電源： 介紹服務器電源、基站電源等的設計，強調高效率、高可靠性、冗餘設計以及熱插拔等特性。 典型電源電路設計案例分析： 小功率隔離式AC-DC電源設計： 以一個常見充電器為例，詳細講解從規格確定、拓撲選擇、變壓器設計、元件選型、PCB布局到EMC測試的全過程。 中等功率DC-DC升壓/降壓轉換器設計： 選取一個實際應用場景，指導讀者如何根據輸入輸齣電壓、電流需求，選擇閤適的DC-DC拓撲，進行電感、電容、開關管的計算和選型，並分析其瞬態響應和效率。 多路輸齣電源設計： 介紹如何在設計中實現多路獨立的輸齣，包括如何處理不同輸齣電壓之間的耦閤效應，以及如何進行並聯均流。 功率因數校正（PFC）電路設計： 詳細講解主動式PFC電路（如Boost PFC）的工作原理和設計要點，以及如何滿足不同國傢/地區的功率因數標準。 總結與展望 本書的最終目標是賦能讀者，使他們能夠獨立、自信地完成各種電源電路的設計任務。我們鼓勵讀者在閱讀本書的過程中，積極思考，動手實踐，通過模擬和實驗來驗證設計思路。電源技術仍在不斷發展，效率、功率密度、智能化和集成度將是未來的發展趨勢。本書的知識體係將為讀者理解和掌握這些前沿技術奠定堅實的基礎。 緻讀者 本書凝聚瞭作者多年的設計經驗和對電源技術的深刻理解。我們希望通過清晰的邏輯、詳盡的闡述和豐富的實例，為讀者構建一個係統性的知識框架。電源設計是一項充滿挑戰與樂趣的工程，願本書能成為您在該領域探索和創新的有力夥伴。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格真是獨樹一幟，讀起來感覺就像是作者在用一種非常務實且略帶幽默感的口吻與讀者對話。它成功地避免瞭技術文檔常見的沉悶和刻闆，讓閱讀過程變得非常愉悅。例如，在討論如何避免瞬態響應失控時，作者可能會用一個生動的比喻來形容寄生電感的影響，一下子就把那個抽象的物理現象具象化瞭。這種教學上的巧妙設計，使得那些原本需要反復研讀纔能理解的概念，變得豁然開朗。我發現，這本書不僅僅是教你“如何做”，更重要的是引導你去“思考為什麼會齣錯”。它對常見設計誤區的剖析極其到位，往往能直指要害，讓人在恍然大悟的同時，忍不住拍案叫絕——“原來我之前的思路一直卡在這裏！”這種高質量的反饋機製，是自學過程中最難得的資源。它就像一位時刻在你身邊的資深導師，總能在你快要走彎路的時候，用一句精闢的點評將你拉迴正軌。

評分☆☆☆☆☆

從技術更新的角度來看，這本書的視野非常開闊，它似乎沒有停留在傳統的電源設計範式中，而是積極地融入瞭當前行業的前沿趨勢和挑戰。我感觸最深的是它在處理高頻化、小型化帶來的設計難題時的應對策略。比如，對於功率密度不斷提升帶來的熱挑戰，書中給齣的解決思路非常具有前瞻性，涉及到瞭先進封裝技術和新型散熱材料的應用分析。這錶明作者不僅深諳經典理論，更緊跟時代脈搏，將最新的研究成果巧妙地融入到實用的設計技巧之中。這本書的內容密度非常高，每一頁都信息量爆棚，但由於其結構組織得當，即便是這樣的高密度信息，讀者也能保持清晰的思路而不感到壓力過大。它似乎有一種魔力，能將復雜的係統工程拆解成可以逐一攻剋的模塊，讓人感覺目標清晰，每一步都有跡可循。對於希望在電源領域保持競爭力的專業人士而言，這本書無疑是一份不可多得的“助推器”，能幫助人迅速建立起麵嚮未來的技術儲備和解決問題的框架。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和插圖質量真的讓我眼前一亮，這對於技術書籍來說簡直是加分項中的戰鬥機。我常常遇到那種圖文並茂，但圖畫得跟火柴人似的，根本看不清關鍵信號流嚮和元件連接的書，讓人抓狂。但這本恰恰相反，它的示意圖清晰、精確，每一個關鍵節點的波形圖都標示得清清楚楚，即便是初次接觸某些高級控製策略時，也能通過那些精美的圖示迅速抓住重點。而且，文字的敘述風格非常凝練，沒有太多冗餘的修飾詞，直奔主題，但又不失溫度和邏輯性。我尤其贊賞它在介紹復雜算法時所采用的類比方式，仿佛在用最通俗的語言講解最深奧的原理。這對於我這種非科班齣身，但又渴望深入瞭解電源動態特性的讀者來說，簡直是醍醐灌頂。它不是那種高高在上、拒人於韆裏之外的專業書籍，而是真正把自己放在一個“傳道授業解惑者”的位置上，用心地引導讀者跨越理解的障礙。這本書的印刷質量也值得稱贊，紙張厚實，裝訂牢固，看著就讓人覺得物超所值，願意反復翻閱，做大量的筆記和批注。

評分☆☆☆☆☆

哇，這本書簡直是電子工程愛好者的福音！我最近入手瞭一本關於電源設計的書，雖然我不是專業的工程師，但光是翻閱目錄和部分章節的介紹，就已經讓我對接下來的學習充滿瞭期待。這本書的作者顯然對這個領域有著極其深刻的理解，從基礎理論的構建到實際應用中的各種疑難雜癥，都有著非常詳盡的闡述。我特彆欣賞它在結構上的安排，不是那種枯燥的教科書式堆砌知識點，而是像一位經驗豐富的前輩在手把手地教你如何“修煉內功”。比如，它對於開關電源拓撲結構的演變曆史和每種結構背後的物理機製，分析得入木三分，讓你不僅僅停留在“知道”某個電路怎麼工作，更能理解“為什麼”要這樣設計，這對於我這種追求知其所以然的學習者來說，太重要瞭。而且，書中似乎還融入瞭大量的實際案例和設計規範，這無疑為理論知識架起瞭一座通往工程實踐的橋梁。我感覺，隻要能把書裏講的這些核心思想吃透，以後再麵對復雜的電源項目，心裏就會踏實很多，不再是手足無措的新手瞭。光是那種布局規劃、EMI/EMC抑製這些讓人頭疼的細節，書中似乎都有獨到的見解和實用的技巧分享，看得人熱血沸騰，真想立刻找個麵包闆開始動手實踐一番！

評分☆☆☆☆☆

說實話，我之前為瞭搞懂某個電源模塊的設計瓶頸，翻閱瞭不少網絡上的資料和零散的文檔，結果往往是信息碎片化，互相矛盾，耗費瞭大量精力卻收效甚微。直到我看到瞭這本書，它就像一個巨大的知識庫，把整個電源設計領域的所有關鍵知識點係統地串聯瞭起來。它不是簡單地羅列公式，而是將器件選型、熱管理、反饋迴路設計，乃至後期的調試優化，形成瞭一個完整的、有機的知識體係。我特彆留意到它在講解器件特性時所采用的深度和廣度，遠遠超過瞭一般的參考手冊。比如，對於MOSFET的開關損耗分析，它不僅僅停留在理論計算，還結閤瞭實際的驅動電路和布局對損耗的影響進行瞭探討，這種多維度的分析視角，極大地拓寬瞭我的設計思路。這本書的價值，在於它提供瞭一套成熟的設計方法論，而不是幾套現成的電路圖。掌握瞭這種方法論，即便麵對全新的應用場景，也能自信地從零開始構建一個高效、可靠的電源方案。這種賦能感，是其他資料無法比擬的。