正版 模块电源外围电路设计要点及应用实例 周志敏著 9787121313851 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周志敏著 著

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• 模块电源
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• 周志敏
• 电子工程
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• 电路设计
• 9787121313851

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121313851

商品编码：29686488617

包装：平装-胶订

出版时间：2017-05-01

基本信息

书名：模块电源外围电路设计要点及应用实例

定价：48.00元

作者：周志敏著

出版社：电子工业出版社

出版日期：2017-05-01

ISBN：9787121313851

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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本书结合国外模块电源技术的发展动向及的应用实践，在简介DC/DC变换器与模块电源的基础上，系统地讲述软开关控制技术及电路分析、VICOR模块电源、DC/DC模块电源工程应用、系统电源架构及模块电源应用电路实例等内容。本书题材新颖实用，内容丰富，深入浅出，文字通俗，具有很高的实用价值，是从事模块电源设计与应用工程技术人员的读物。

内容提要

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本书结合国外模块电源技术的发展动向及的应用实践，在简介DC/DC变换器和模块电源的基础上，系统地讲述了软开关控制技术及电路分析、VICOR模块电源、DC/DC模块电源工程应用、系统电源架构及模块电源应用电路实例等内容，题材新颖实用，内容丰富，深入浅出，文字通俗，具有很高的实用价值，是从事模块电源设计与应用的工程技术人员的读物。

目录

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作者介绍

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周志敏，1985年毕业于哈尔滨建筑大学（现为哈尔滨工业大学）电气自动化专业，1985年8月在黑龙江省荣军电力公司从事技术工作，1987年5月在山东莱芜钢铁集团公司安装工程处从事技术工作，1990年12月在山东莱芜钢铁集团公司设计院从事电气自动化设计工作，1999年8月在山东莱芜钢铁集团公司动力部从事技术管理和开发工作。

文摘

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序言

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《现代电子系统电源设计精要与实践》 内容简介： 本书聚焦于现代电子系统中至关重要的电源设计环节，深入剖析了各种类型电源的核心工作原理、关键设计要素、常见挑战与解决方案，并结合大量实际应用案例，为工程师提供了一套系统、全面且极具实践指导意义的电源设计方法论。本书旨在帮助读者掌握高效、稳定、可靠的电源设计技巧，以应对日益复杂的电子产品设计需求。 第一章：电源设计基础与发展趋势 本章首先回顾了电子电源的发展历程，从早期的线性电源到如今主流的开关电源，阐述了各自的优势与局限性。接着，详细介绍了电源设计的几个基本概念，包括电压、电流、功率、效率、稳压精度、纹波与噪声、瞬态响应等关键指标，并解释了这些指标在不同应用场景下的重要性。 随后，本章深入探讨了当前电子电源设计的发展趋势。特别关注了以下几个方面： 高频化与小型化： 随着电子产品集成度的不断提高和对体积的严苛要求，开关电源的开关频率日益提升，这使得器件尺寸得以减小，整体效率也得以提升。本章会分析高频设计对元器件选择、PCB布局、电磁兼容（EMC）等方面带来的挑战，并提供相应的优化策略。 高效率与节能化： 全球日益严格的能源法规以及用户对设备续航能力的需求，使得电源效率成为设计的重中之重。本章将重点介绍各种提高电源效率的技术，如同步整流、低损耗功率器件、轻载高效模式（如突发模式）、以及能量回馈技术等。 智能化与集成化： 现代电子系统越来越倾向于采用集成化的电源解决方案，并赋予电源更多的智能化功能，如远程监控、故障诊断、自适应调整等。本章会探讨数字电源控制技术、PMBus等通信协议的应用，以及集成式电源管理芯片（PMIC）在设计中的优势。 可靠性与安全性： 电子产品的可靠性直接关系到用户体验和制造商的声誉。本章将详细讲解影响电源可靠性的因素，如元器件的寿命、热管理、过压/过流/过温保护机制等，并介绍相关的国际安全标准和认证要求。 第二章：开关电源拓扑结构详解 开关电源因其高效率和体积小的特点，已成为现代电子设备的首选。本章将系统梳理和深入分析各种主流的开关电源拓扑结构，并对其工作原理、优缺点、适用范围进行详尽阐述。 Buck (降压) 变换器： 这是最基础也是最常用的降压拓扑，本章将详细讲解其工作过程，分析关键元器件（电感、电容、开关管、二极管）的作用，并讨论其环路控制、瞬态响应等设计要点。 Boost (升压) 变换器： 讲解升压变换器的工作原理，分析其与Buck变换器的主要区别，并讨论在设计中需要注意的功率限制和稳定性问题。 Buck-Boost (升降压) 变换器： 介绍两种主要的Buck-Boost拓扑（非隔离和隔离），分析其能够输出高于或低于输入电压的特性，并讨论其在设计中的复杂性和应用场景。 Cuk 变换器、SEPIC 变换器、Zeta 变换器： 这些拓扑结构具有一些特殊的优点，如隔离、容性耦合等。本章将简要介绍其工作原理和独特之处。 隔离型开关电源拓扑： 反激 (Flyback) 变换器： 重点讲解反激变换器的设计，包括变压器设计、工作模式（断连续模式 CCM 和断续模式 DCM）、输出纹波控制等。这是在低功率应用中非常常见的拓扑。 正激 (Forward) 变换器： 介绍正激变换器的工作原理，分析其相较于反激变换器的优势（如效率）和局限性，以及如何通过三极管或MOSFET实现。 半桥 (Half-Bridge) 变换器、全桥 (Full-Bridge) 变换器： 重点分析这两种高效的隔离型拓扑，讨论其功率传输能力、驱动复杂性、以及在较高功率应用中的优势。 LLC 谐振变换器： 深入讲解LLC谐振变换器的原理，特别是其高频软开关特性，以及在服务器电源、LED照明电源等领域的广泛应用。 移相全桥 (Phase-Shifted Full-Bridge) 变换器： 介绍移相控制技术在全桥变换器中的应用，如何实现零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS），进一步提高效率。 第三章：核心元器件选择与设计 一个稳定可靠的电源离不开精心选择的核心元器件。本章将针对构成开关电源的关键元器件，提供详细的选择指南和设计考量。 功率开关管 (MOSFET/IGBT)： 选型标准： 详细讲解如何根据电压、电流、导通电阻（Rds(on)）、开关损耗、栅极电荷（Qg）、热阻等参数来选择合适的功率器件。 驱动电路设计： 讨论MOSFET/IGBT的栅极驱动电路设计，包括驱动电压、驱动能力、驱动损耗、死区时间控制等，以保证器件的安全可靠工作。 散热设计： 强调热管理的重要性，介绍散热片、导热硅脂、风扇等散热措施，以及如何计算器件的温升。 电感器： 功能与分类： 解释电感在储能、滤波等方面的作用，介绍不同类型的电感（功率电感、EMI滤波电感等）。 设计考量： 详细分析电感的饱和电流、直流电阻（DCR）、交流损耗（AC Loss）、温升等关键参数，以及如何根据工作电流、纹波电流、频率等来选择合适的电感值和规格。 磁芯材料： 介绍铁氧体、铁粉芯、非晶合金等不同磁芯材料的特性及其在不同频率和温度下的表现。 电容器： 功能与分类： 讲解输入/输出滤波电容、储能电容、旁路电容等的作用，介绍陶瓷电容、电解电容（铝电解、固态）、薄膜电容等。 设计考量： 重点关注电容的等效串联电阻（ESR）、等效串联电感（ESL）、纹波电流承受能力、寿命、温度特性等。 组合应用： 讨论如何通过并联不同类型的电容来优化滤波效果和降低ESR。 二极管与整流桥： 肖特基二极管： 讲解其低正向压降和快速开关速度的优势，以及在同步整流和输出整流中的应用。 快恢复二极管/超快恢复二极管： 分析其反向恢复时间（trr）对效率的影响。 整流桥： 介绍不同封装和电流等级的整流桥，以及在AC-DC转换中的应用。 变压器与磁耦合器： 设计原则： 详细讲解变压器匝数比、磁芯选择、线径计算、漏感控制、绕组布局等设计要点，特别是在隔离型电源中的应用。 高频变压器设计： 探讨在高频工作下变压器损耗的计算和优化，如集肤效应、邻近效应等。 控制器IC： PWM控制器： 介绍主流的PWM控制器芯片，包括其工作模式（电压模式、电流模式）、保护功能、软启动、频率抖动等。 PFC控制器： 讲解功率因数校正（PFC）的原理和不同控制方式（临界导通模式 CCM、连续导通模式 DCM），以及PFC控制器的选型。 数字电源控制器： 探讨基于微处理器的数字控制，实现更灵活的控制策略和智能化功能。 第四章：PCB布局与电磁兼容（EMC）设计 PCB布局和EMC设计是决定电源稳定性和可靠性的关键因素。本章将提供深入的指导。 PCB布局原则： 电流路径优化： 强调短、宽、直的电流路径设计，特别是高频大电流路径，以减小寄生电感和电阻。 关键节点布局： 讨论功率回路、控制回路、信号回路的合理分区和布局，避免交叉干扰。 热管理布局： 讲解如何将发热器件合理布局，并预留散热空间。 屏蔽与隔离： 讨论如何通过PCB结构来提高EMI屏蔽效果。 电磁兼容（EMC）设计： EMI产生机制： 分析开关电源产生EMI的主要来源，如开关损耗、寄生电容/电感、高频信号辐射等。 传导干扰抑制： 介绍EMI滤波器（L-C滤波、共模电感、Y电容）的设计和应用，以及如何选择合适的器件抑制传导EMI。 辐射干扰抑制： 讲解如何通过PCB布局、器件封装、屏蔽罩等手段来降低辐射EMI。 EMC测试与调试： 简要介绍EMI/EMS测试的基本流程和常见问题。 第五章：保护与稳定控制 稳定的输出和完善的保护是电源设计的生命线。本章将详细介绍电源的稳定控制技术和各种保护功能。 反馈与环路稳定性： 电压反馈与电流反馈： 讲解两种主要的反馈方式及其优缺点。 补偿网络设计： 深入分析TL431等基准源和误差放大器的应用，以及如何通过补偿元件（R、C）来确保控制环路的稳定性，并优化瞬态响应。 伯德图分析： （可选，视读者基础）简要介绍如何通过伯德图来分析环路增益和相位裕度。 保护功能设计： 过压保护（OVP）： 讲解不同实现方式，如TL431钳位、专用OVP IC等。 欠压保护（UVP）： 确保设备在电压过低时停止工作，防止损坏。 过流保护（OCP）： 介绍峰值电流限制、平均电流限制、逐周期限流等。 过温保护（OTP）： 通过温度传感器监测，在温度过高时触发保护。 短路保护： 讲解如何通过OCP和OVP来实现。 浪涌保护： 介绍TVS二极管、压敏电阻等在防止外部浪涌冲击中的应用。 软启动： 讲解软启动的作用，以及如何通过增加启动时的输出电压上升速率来避免对后级电路造成冲击。 第六章：实际应用案例分析 本章将通过一系列贴近实际的案例，将前几章的理论知识转化为实践经验。 案例一：手机充电器/适配器电源设计： 聚焦于小功率、高效率、低成本的AC-DC转换器设计，重点分析反激拓扑、PWM控制、以及EMC和安全认证的考量。 案例二：LED照明驱动电源设计： 探讨恒流输出电源的设计，包括LED的串并联方式、恒流控制策略（如TL431/PWM控制）、以及高可靠性设计。 案例三：服务器电源/DC-DC模块设计： 针对中高功率应用，深入分析LLC谐振变换器或移相全桥变换器的设计，以及高效率、高可靠性的实现。 案例四：消费电子产品内部电源设计： 以某款智能家居设备为例，讲解如何在有限空间内集成多个电压轨的DC-DC转换，以及如何考虑功耗和热管理。 案例五：工业级电源设计： 重点关注电源的耐用性、抗干扰能力、宽温工作范围以及冗余设计。 第七章：电源测试与调试 本章将指导读者如何对设计完成的电源进行全面的测试与调试，以验证其性能和可靠性。 基本测试项目： 静态性能测试： 稳压精度、负载调整率、电网调整率、纹波与噪声测量。 动态性能测试： 瞬态响应测试（负载突变）、启动时间测量。 效率测试： 在不同负载条件下测量电源效率。 专项测试： EMI/EMS测试： （简介） 可靠性测试： 高低温循环、湿度测试、振动测试等。 异常工况测试： 短路、过压、过流、过温保护触发测试。 调试技巧： 故障排查方法： 结合实际经验，分享常见的电源故障原因及排查步骤。 示波器使用技巧： 如何准确测量纹波、噪声、开关波形。 万用表及其他测试仪器： 附录： 常用电源术语解释 国际电源相关标准概览 常用元器件参数对照表 参考文献 本书内容翔实，逻辑清晰，理论与实践相结合，适合从事电子产品开发、电源设计、硬件工程等相关工作的工程师阅读参考，也为高等院校电子工程专业学生提供了宝贵的学习资料。通过本书的学习，读者将能够系统掌握现代电子系统电源设计的核心技术，并能独立解决实际设计中遇到的各种问题。

评分☆☆☆☆☆

这本厚厚的书光是拿到手里，那份沉甸甸的分量感就让人对接下来的阅读充满了期待。我一直觉得，电源设计这块领域，很多时候都是在细节里见真章，而这本书似乎就是想把这些“见不得光”的细节都掰开了揉碎了讲清楚。我记得我上次做项目的时候，为了解决一个看似简单的纹波问题，在实验室里熬了好几个通宵，最后发现竟然是某个看似不起眼的输入电容选型出了岔子。这本书如果能像它的名字暗示的那样，把“外围电路设计要点”讲得深入透彻，那对于我们这些常年跟开关电源打交道的人来说，简直是如获至宝。我特别关注它对EMC/EMI的处理策略，毕竟在实际产品中，电路板上那点微小的噪声，都可能在测试关卡成为一个巨大的拦路虎。如果它能提供一些经过实战检验的布局和走线建议，而不是空泛的理论堆砌，那这本书的价值就不仅仅是纸面上的知识了，更是实打实的工程经验。我希望它能像一位经验丰富的老工程师坐在旁边指导，而不是像一本冷冰冰的教科书，只罗列公式和参数。

评分☆☆☆☆☆

我最近在研究一个新的高频隔离方案，目前的仿真结果虽然看起来不错，但心里总有一种不踏实的感觉，总觉得在实际的物理实现中会冒出一些意想不到的毛病。市面上很多电源设计书籍，要么把重点放在拓扑结构本身，讲得天花乱坠，但对具体元器件的参数匹配、散热路径的设计这些“脏活累活”一带而过；要么就是只关注理论推导，那些复杂的数学模型对解决眼前的热稳定性和瞬态响应问题帮助有限。我翻阅这本书的目录时，被其中涉及“瞬态响应优化”和“热管理关键点”的章节吸引住了。我非常好奇作者是如何将这些理论知识转化为具体可操作的步骤的。例如，在选择输出滤波电感时，饱和电流和直流电阻之间的权衡，以及如何根据负载的动态特性来确定最佳的阻尼系数，这些都是需要丰富实践才能把握的微妙平衡。如果这本书能提供一些具体的案例分析，展示不同设计选择如何影响最终的性能曲线，那无疑能帮助我们这些从业者少走很多弯路，真正实现从“能跑起来”到“跑得好”的飞跃。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我对这种“要点及应用实例”类型的书籍总是抱有一种谨慎的乐观态度。一方面，实例是检验真理的唯一标准，没有实际案例支撑的理论很容易变成空中楼阁；另一方面，技术更新速度太快了，今天还是最优解的电路配置，明天可能就被新的半导体工艺和控制芯片所取代。所以我更看重的是这本书对设计哲学和底层原理的阐述，而不是简单地罗列某几款特定芯片的应用手册。我希望能从中学习到一种系统的、可迁移的思维模式。比如，当面临一个全新的、没有现成参考设计的应用场景时，我们应该从哪些维度去系统地评估外围电路的各个模块——从输入端的浪涌抑制到输出端的精准稳压，每一步的设计决策背后的逻辑是什么？如果这本书能帮助读者建立起这种“设计框架”，而非仅仅停留在“照猫画虎”的层面，那它就具备了长久的生命力，即便某些具体的元器件过时了，其蕴含的设计思想依然宝贵。

评分☆☆☆☆☆

我最近在尝试将传统的线性稳压器集成到更高功率密度的模块中，发现在功耗控制和噪声抑制之间找到了一个非常棘手的平衡点。线性电路的优点是噪声低、纹波小，但效率和散热是硬伤，特别是在大电流输出时，发热量相当可观。我一直想看看专业人士是如何在高功率密度要求下，巧妙地利用各种被动元件来优化这些传统电路的性能。这本书如果能深入探讨如何在保证低噪声特性的前提下，进行高效的热量导出设计，或者提供一些混合式电源拓扑的实践经验，那就太棒了。我尤其期待看到关于PCB板材选择对高频信号完整性的影响分析，以及如何在多层板设计中有效隔离敏感的控制回路和高电流回路的经验分享。毕竟，在寸土寸金的现代电子产品中，每一平方毫米的PCB面积都极其宝贵，如何用最经济有效的方式布局电路，是衡量一个设计师功底的关键所在。

评分☆☆☆☆☆

对于我们这些需要进行严格可靠性认证的行业来说，设计的鲁棒性（Robustness）比任何极致的性能指标都更为重要。一个在实验室环境下表现完美的电源，在面对宽温、高湿、震动等恶劣工况时，很容易出现性能漂移甚至失效。我希望这本书能在“应用实例”部分，不仅仅展示理想工作状态下的波形，更能揭示那些导致系统在极端条件下崩溃的“隐形杀手”。比如，输入电压范围边缘的欠压锁定（UVLO）阈值设置、输出过流保护（OCP）的响应速度与电感饱和的关联、以及在不同温度梯度下的器件老化对环路稳定性的微小影响。如果作者能用他丰富的经验告诉我们，哪些看似微不足道的参数设置，在长期运行中会对系统的可靠性埋下祸根，并给出规避这些风险的有效方法，那么这本书就不仅仅是设计指南，更是一部关于“如何设计一个永不坏的电源”的实战宝典。