基本信息
書名:開關電源磁性元件理論及設計
定價:69.00元
作者:周潔敏,趙修科,陶思鈺
齣版社:北京航空航天大學齣版社
齣版日期:2014-01-01
ISBN:9787512413146
字數:
頁碼:444
版次:1
裝幀:平裝
開本:16開
商品重量:0.4kg
編輯推薦
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突破難點,深入淺齣磁性元件知識,深度透析 工程技術原理
求於實踐,詳細剖析典型應用實例,力圖提升工程設計能力
設計寶典,依托作者深厚行業經驗,解讀工程應 用設計難點
《開關電源磁性元件理論及設計》係統介紹磁的基本理論知識,磁性材料的種類、特點及其選擇方法和在開關電源中的應用與設計等。內容包括磁的基本理論與磁元件、磁性材料的基本參數及磁特性測量、開關電源中常用的磁性材料、綫圈、磁芯的工作狀態、高頻變壓器設汁的基本問題、電感設計、特殊磁元件設計、平麵磁元件、磁集成技術和磁性元件的溫升、絕緣及電氣特性測試。在《開關電源磁性元件理論及設計》的後還附有磁元件沒計數據,以方便讀者學習使用。
《開關電源磁性元件理論及設計》可供從事開關電源研發設計人員,以及從事電氣工程自動化的設備製造與維修的工程技術人員和工程管理人員閱讀和參考。
內容提要
《開關電源磁性元件理論及設計》係統介紹磁的基本理論知識,磁性材料的種類、特點及其選擇方法和在開關電源中的應用與設計等。內容包括磁的基本理論與磁元件、磁性材料的基本參數及磁特性測量、開關電源中常用的磁性材料、綫圈、磁芯的工作狀態、高頻變壓器設計的基本問題、電感設計、特殊磁元件設計、平麵磁元件、磁集成技術和磁性元件的溫升、絕緣及電氣特性測試。在《開關電源磁性元件理論及設計》的後還附有磁元件設計數據,以方便讀者學習使用。
《開關電源磁性元件理論及設計》可供從事開關電源研發設計人員,以及從事電氣工程自動化的設備製造與維修的工程技術人員和工程管理人員閱讀和參考。
目錄
章 磁的基礎理論與磁元件
1.1 磁場的發現和産生
1.2 磁的單位和電磁基本定律
1.2.1 磁感應強度
1.2.2 磁通
1.2.3 磁導率和磁場強度
1.2.4 安培環路定律
1.2.5 電磁感應定律
1.2.6 電磁能量關係
1.3 電路中的磁性元件
1.3.1 自感
1.3.2 互感
1.3.3 變壓器
1.4 磁元件的磁路分析
1.4.1 磁路的歐姆定律
1.4.2 帶有氣隙的串聯磁路分析
1.4.3 並聯磁路分析
1.4.4 變壓器的等效磁路模型
1.5 典型磁元件的磁勢分析
1.5.1 環形磁芯的漏磁分析
1.5.2 E形磁芯磁場和等效磁路
本章小結
第2章 磁性材料的基本參數及磁特性測量
2.1 磁性材料的基本特性
2.2 磁性材料的基本參數
2.2.1 與磁化特性麯綫相關的參數
2.2.2 磁導率
2.2.3 與磁芯損耗相關的參數
2.2.4 居裏溫度和磁導率的比溫度係數
2.2.5 磁導率的時間減落因數
2.2.6 功率損耗密度
2.3 磁芯損耗
2.3.1 磁化能量和磁滯損耗
2.3.2 渦流損耗
2.3.3 剩餘損耗
2.3.4 磁芯損耗的計算
2.3.5 利用磁性材料性能圖錶進行損耗計算
2.4 磁化麯綫的測量和顯示
2.4.1 測試原理和電路
2.4.2 測量誤差分析
2.4.3 磁化麯綫的顯示
2.5 動態磁化
2.5.1 動態磁化過程
2.5.2 高頻下的磁化麯綫
本章小結
第3章 開關電源中常用的磁性材料
3.1軟磁材料的重要指標
3.2 軟磁鐵氧體材料
3.2.1 鐵氧體的組成和基本特性
3.2.2 鐵氧體應用參數
3.3 閤金磁材料
3.3.1 概述
3.3.2 矽鋼片
3.3.3 坡莫閤金磁性材料
3.3.4 非晶閤金和微晶閤金
3.4 金屬磁粉芯磁性材料
3.4.1 概述
3.4.2 磁粉芯類彆
3.4.3 使用無機物粘結劑金屬粉芯材料
本章小結
第4章 綫圈
4.1 集膚效應
4.1.1 高頻電流引起的集膚效應
4.1.2 集膚效應的定量分析
4.1.3 交直流電阻比與綫徑和頻率的關係
4.1.4 矩形波電流産生的集膚效應
……
第5章 磁芯的工作狀態
第6章 高頻變壓器設計的基本問題
第7章 電感設計
第8章 特殊磁元件設計
第9章 平麵磁元件
0章 磁集成技術
1章 溫升、絕緣及電氣特性測試
作者介紹
周潔敏,教授,電源網專傢,南京航空航天大學民航學院。1965年8月齣生;1982年考入南京航空學院航空電氣工程專業:1986年、1989年畢業於該專業的本科和碩士研究生:1989年3月,分配到機電部南京第十四研究所機載部電源室工作,先後任電源室專業組長和副主任;1995年5月調入南京航空航天大學民航學院工作,曾任民航電子電氣工程係主任。2004年晉升為教授。
文摘
序言
章 磁的基礎理論與磁元件
1.1 磁場的發現和産生
1.2 磁的單位和電磁基本定律
1.2.1 磁感應強度
1.2.2 磁通
1.2.3 磁導率和磁場強度
1.2.4 安培環路定律
1.2.5 電磁感應定律
1.2.6 電磁能量關係
1.3 電路中的磁性元件
1.3.1 自感
1.3.2 互感
1.3.3 變壓器
1.4 磁元件的磁路分析
1.4.1 磁路的歐姆定律
1.4.2 帶有氣隙的串聯磁路分析
1.4.3 並聯磁路分析
1.4.4 變壓器的等效磁路模型
1.5 典型磁元件的磁勢分析
1.5.1 環形磁芯的漏磁分析
1.5.2 E形磁芯磁場和等效磁路
本章小結
第2章 磁性材料的基本參數及磁特性測量
2.1 磁性材料的基本特性
2.2 磁性材料的基本參數
2.2.1 與磁化特性麯綫相關的參數
2.2.2 磁導率
2.2.3 與磁芯損耗相關的參數
2.2.4 居裏溫度和磁導率的比溫度係數
2.2.5 磁導率的時間減落因數
2.2.6 功率損耗密度
2.3 磁芯損耗
2.3.1 磁化能量和磁滯損耗
2.3.2 渦流損耗
2.3.3 剩餘損耗
2.3.4 磁芯損耗的計算
2.3.5 利用磁性材料性能圖錶進行損耗計算
2.4 磁化麯綫的測量和顯示
2.4.1 測試原理和電路
2.4.2 測量誤差分析
2.4.3 磁化麯綫的顯示
2.5 動態磁化
2.5.1 動態磁化過程
2.5.2 高頻下的磁化麯綫
本章小結
第3章 開關電源中常用的磁性材料
3.1軟磁材料的重要指標
3.2 軟磁鐵氧體材料
3.2.1 鐵氧體的組成和基本特性
3.2.2 鐵氧體應用參數
3.3 閤金磁材料
3.3.1 概述
3.3.2 矽鋼片
3.3.3 坡莫閤金磁性材料
3.3.4 非晶閤金和微晶閤金
3.4 金屬磁粉芯磁性材料
3.4.1 概述
3.4.2 磁粉芯類彆
3.4.3 使用無機物粘結劑金屬粉芯材料
本章小結
第4章 綫圈
4.1 集膚效應
4.1.1 高頻電流引起的集膚效應
4.1.2 集膚效應的定量分析
4.1.3 交直流電阻比與綫徑和頻率的關係
4.1.4 矩形波電流産生的集膚效應
……
第5章 磁芯的工作狀態
第6章 高頻變壓器設計的基本問題
第7章 電感設計
第8章 特殊磁元件設計
第9章 平麵磁元件
0章 磁集成技術
1章 溫升、絕緣及電氣特性測試
坦白講,這本書的深度絕對是超齣瞭我最初的預期。我之前一直覺得我對磁性元件的設計已經有瞭一定的瞭解,畢竟從事開關電源行業也有幾年瞭,也做過一些簡單的電感和變壓器的設計。但是,這本書給我帶來瞭太多顛覆性的認知。作者在書中對磁芯材料的物理特性,比如磁導率、矯頑力、居裏溫度等的闡述,不僅僅是簡單地羅列數據,而是深入剖析瞭這些參數如何影響磁芯的性能,以及在不同工作環境下(比如高溫、高頻)需要注意的取捨。我尤其印象深刻的是書中關於磁路設計的部分,作者通過對磁阻、磁通分布的詳細分析,指導讀者如何優化磁芯的形狀和尺寸,以獲得最佳的能量存儲和傳輸效率。還有關於磁性元件的穩定性問題,比如溫度穩定性、直流偏磁下的特性變化,這些都是在實際設計中非常容易被忽視但又極其關鍵的因素,這本書都給齣瞭非常詳盡的論述和解決方案。我記得有一個章節專門講瞭如何設計一個低損耗、高效率的DC-DC變換器中的儲能電感,作者詳細分析瞭不同類型電感(如工字電感、EE型電感、PQ型電感)的優缺點,以及如何根據功率、電流、頻率等參數來選擇閤適的電感結構和磁芯。他提齣的計算方法,不僅僅是簡單的公式代入,而是強調瞭設計中的迭代優化過程,這對於我這種習慣於“一步到位”的工程師來說,是一個很大的啓發。讀完這本書,我感覺自己對磁性元件的設計不再隻是停留在“會算”的層麵,而是提升到瞭“會設計”的高度,能夠從全局的角度去考慮如何優化一個磁性元件的性能。
評分這本書的內容,讓我對開關電源的設計過程有瞭更宏觀的理解。過去,我可能更關注於控製環路的調試,或者PCB的布局優化,而對於磁性元件的設計,總覺得是一個相對獨立且技術門檻較高的領域。但是,這本書打破瞭我的這種固有觀念。作者在書中將磁性元件的設計,深深地融入到整個開關電源的係統設計之中。他強調,磁性元件的選擇和設計,並非孤立的環節,而是需要與拓撲結構、開關管的選擇、濾波器的設計等相互配閤,纔能達到整體最優。我尤其喜歡書中關於磁性元件寄生參數的影響分析,比如漏感、分布電容、內阻等,這些看似微小的參數,在實際工作中往往會對電源的性能産生顯著的影響,比如EMI輻射、瞬態響應、效率損失等。作者通過圖示和公式推導,清晰地展示瞭這些寄生參數是如何産生的,以及如何通過優化磁性元件的設計來減小它們的影響。我記得有一個章節專門講瞭如何設計一個高頻開關電源中的變壓器,作者詳細分析瞭高頻下集膚效應和鄰近效應帶來的銅損增加,以及如何通過使用多股細綫、交錯繞組等工藝來降低這些損耗。這種對細節的關注,以及將理論與工程實踐緊密結閤的寫作方式,讓我受益匪淺。這本書不僅僅是一本關於磁性元件的參考書,更是一本關於如何進行全麵、係統性開關電源設計的啓濛書。
評分這本書的價值,我隻能用“寶藏”來形容。我之前在設計開關電源的時候,對於磁性元件的部分,總感覺是“摸著石頭過河”,很多時候是參照彆人的設計,或者按照一些通用的經驗來做。這本書徹底改變瞭我的這種狀況。作者以非常清晰的邏輯,將復雜的磁性元件設計原理,分解成一個個易於理解的部分。我尤其欣賞書中對磁芯損耗的詳細分析,包括遲滯損耗、渦流損耗、剩餘損耗等,以及它們與磁芯材料、工作頻率、磁通密度、溫度等因素的關係。作者給齣瞭不同類型磁芯在不同工作條件下的損耗麯綫圖,並且通過實際計算,演示瞭如何估算和減小磁性元件的損耗,這對於提高開關電源的效率,減少發熱,至關重要。書中還對磁性元件的飽和特性進行瞭深入的分析,並且給齣瞭如何在設計中避免飽和,以及如何利用飽和特性來實現某些特殊功能(比如瞬態響應的改善)的指導。我記得有一個章節講瞭如何設計一個能夠承受大直流偏置電流的電感,作者通過對磁芯形狀、尺寸、氣隙等參數的優化,以及選擇閤適的磁芯材料,有效地解決瞭這個問題。這種將理論知識與實際工程經驗完美結閤的寫作方式,是我在其他書籍中很少見到的。讀完這本書,我感覺自己對磁性元件的設計不再是“猜測”,而是有瞭“計算”和“驗證”的依據,能夠更有信心地去設計齣高性能、高可靠性的開關電源。
評分這本書的內容,讓我對開關電源的磁性元件設計有瞭更深層次的理解。我過去在設計開關電源的時候,對於磁性元件的部分,總覺得是“摸著石頭過河”,很多時候是參照彆人的設計,或者按照一些通用的經驗來做。這本書徹底改變瞭我的這種狀況。作者以非常清晰的邏輯,將復雜的磁性元件設計原理,分解成一個個易於理解的部分。我尤其欣賞書中對磁芯損耗的詳細分析,包括遲滯損耗、渦流損耗、剩餘損耗等,以及它們與磁芯材料、工作頻率、磁通密度、溫度等因素的關係。作者給齣瞭不同類型磁芯在不同工作條件下的損耗麯綫圖,並且通過實際計算,演示瞭如何估算和減小磁性元件的損耗,這對於提高開關電源的效率,減少發熱,至關重要。書中還對磁性元件的飽和特性進行瞭深入的分析,並且給齣瞭如何在設計中避免飽和,以及如何利用飽和特性來實現某些特殊功能(比如瞬態響應的改善)的指導。我記得有一個章節講瞭如何設計一個能夠承受大直流偏置電流的電感,作者通過對磁芯形狀、尺寸、氣隙等參數的優化,以及選擇閤適的磁芯材料,有效地解決瞭這個問題。這種將理論知識與實際工程經驗完美結閤的寫作方式,是我在其他書籍中很少見到的。讀完這本書,我感覺自己對磁性元件的設計不再是“猜測”,而是有瞭“計算”和“驗證”的依據,能夠更有信心地去設計齣高性能、高可靠性的開關電源。
評分這本書真的是我近期讀過的最讓我醍醐灌頂的關於開關電源磁性元件的著作瞭!我之前一直覺得磁性元件的設計,尤其是電感和變壓器的設計,雖然原理不難,但實際操作起來總是有很多難以捉摸的地方,比如繞綫的圈數怎麼精確計算纔能達到理想的電感值,漏感和分布電容又會帶來什麼影響,這些細枝末節總是讓人頭疼。這本書的作者,以極其嚴謹的學術態度和深厚的實踐經驗,將這些復雜的概念一一剖析,而且不是那種枯燥的理論堆砌,而是緊密結閤實際應用,通過大量的圖例和公式推導,將抽象的磁場行為具象化。我尤其喜歡書中對不同磁芯材料特性的詳細對比分析,從鐵氧體到坡莫閤金,再到非晶閤金,每一種材料在不同的頻率、磁通密度下錶現齣的損耗和飽和特性都講解得清清楚楚,這讓我以後在選擇磁芯時,不再是憑感覺,而是能有理有據地做齣最佳選擇。還有關於繞綫技術的部分,書中不僅介紹瞭基本的繞綫方法,還深入探討瞭多股綫、單股綫、屏蔽繞組等不同繞法的優缺點,以及它們對寄生參數的影響,這對於提升開關電源的效率和EMI性能至關重要。讀完這部分,我感覺自己對“如何做齣一個性能優良的磁性元件”有瞭全新的認識,不再是簡單的“會繞綫”就夠瞭,而是需要從材料、結構、工藝等多個維度進行係統性的設計。書中還提供瞭一些實用的設計錶格和計算工具,雖然我還沒有完全掌握,但光是看這些已經覺得受益匪淺,相信在未來的實際工作中,這些都會成為我寶貴的參考資料。總而言之,這本書為我打開瞭通往開關電源磁性元件設計領域的一扇新大門,讓我從“知其然”邁嚮瞭“知其所以然”。
評分這本書的內容,為我打開瞭開關電源磁性元件設計的一個全新維度。我之前一直認為,磁性元件的設計主要就是圍繞著電感量和匝數展開,但這本書讓我意識到,其實還有更多更深層次的考量。作者在書中對磁性元件的損耗分析,可以說是非常透徹。他不僅講解瞭磁芯損耗和銅損,還深入分析瞭渦流損耗、遲滯損耗、剩餘損耗等不同類型的損耗,以及它們與工作頻率、磁通密度、溫度等因素的關係。書中還提供瞭不同磁芯材料在不同工作頻率下的損耗麯綫圖,這對於工程師在設計中進行功耗估算和損耗優化非常有幫助。我尤其欣賞書中關於磁性元件的寄生參數的討論,比如漏感、分布電容、直流電阻等,這些參數往往會嚴重影響開關電源的性能,比如EMI輻射、瞬態響應、效率等。作者詳細分析瞭這些寄生參數的産生原因,以及如何通過優化磁性元件的結構和繞綫工藝來減小它們的影響。我記得有一個章節專門講瞭如何設計一個高頻開關電源中的變壓器,作者詳細分析瞭高頻下集膚效應和鄰近效應帶來的銅損增加,以及如何通過使用多股細綫、交錯繞組等工藝來降低這些損耗。這種對細節的關注,讓我對開關電源的設計有瞭更全麵的認識。
評分這本書的內容,老實說,一開始我被它的厚度嚇到瞭,感覺像是要啃一本磚頭。但是當我真正沉下心來閱讀之後,纔發現裏麵蘊含的知識是多麼的紮實和實用。作者在講解磁性元件的設計原理時,沒有迴避那些復雜的數學推導,但同時又非常巧妙地通過圖解和形象的比喻來輔助理解,讓那些原本看起來晦澀難懂的公式變得生動起來。我特彆欣賞書中對飽和電感和綫性電感的設計區彆的闡述,以及如何根據不同的應用場景(比如buck、boost、flyback等拓撲)來選擇閤適的電感設計方案。書中還花瞭不少篇幅講解瞭磁性元件的損耗分析,從磁芯損耗到銅損,再到渦流損耗,每個部分的計算方法和影響因素都解釋得非常透徹。這對於我理解為什麼有些電源在輕載時效率會大幅下降,以及如何通過優化設計來改善這個問題,提供瞭堅實的理論基礎。我記得書中有一個關於變壓器漏感控製的章節,作者詳細介紹瞭通過調整繞組的耦閤方式、增加屏蔽繞組等手段來降低漏感,並且給齣瞭相應的計算公式和設計建議,這對於設計高效率、低EMI的開關電源來說,是至關重要的。而且,作者在書中並沒有僅僅停留在理論層麵,還結閤瞭大量的實際案例,展示瞭如何在設計過程中遇到問題,以及如何通過分析和調整來解決這些問題,這種“理論與實踐相結閤”的寫作方式,是我非常看重的。讀完這本書,我感覺自己對開關電源的“心髒”——磁性元件,有瞭更深層次的理解,也更有信心去麵對未來在磁性元件設計中可能遇到的各種挑戰。
評分這本書的內容,讓我對開關電源的磁性元件有瞭全新的視角。我一直認為,在開關電源設計中,磁性元件往往是性能瓶頸和成本控製的關鍵所在。這本書恰好就深刻地揭示瞭這一點。作者在書中對不同磁性元件的分類,比如功率電感、共模電感、變壓器等,都進行瞭非常細緻的講解,並且針對每一種元件的特性和應用場景,給齣瞭相應的設計策略。我尤其喜歡書中關於變壓器設計的部分,作者不僅講解瞭匝數比、漏感、分布電容這些基本參數,還深入探討瞭隔離、絕緣、安規要求等方麵的設計考量,這對於設計安全可靠的開關電源産品至關重要。書中還提到瞭很多關於繞綫工藝的細節,比如股綫並繞的方嚮、綫材的類型選擇、浸漆工藝等,這些看似微不足道的細節,實際上對磁性元件的性能有著至關重要的影響。我記得有一個章節專門講瞭如何設計一個能夠滿足不同電壓等級輸齣的寬範圍變壓器,作者通過對變壓器繞組的巧妙設計,以及引入分接抽頭等技術,有效地解決瞭這個問題,這對於一些産品綫需要支持多種電壓規格的場景來說,是非常有價值的參考。此外,書中還涉及瞭一些高級主題,比如多層繞組、交錯繞組等,這些都為我打開瞭新的思路。總的來說,這本書的內容非常豐富,覆蓋瞭從基礎理論到高級應用的各個層麵,讓我對開關電源的磁性元件設計有瞭更全麵、更深入的理解。
評分這本書的內容,讓我對開關電源的磁性元件設計有瞭更全麵的理解。我之前在設計開關電源的時候,對於磁性元件的部分,總感覺是“摸著石頭過河”,很多時候是參照彆人的設計,或者按照一些通用的經驗來做。這本書徹底改變瞭我的這種狀況。作者以非常清晰的邏輯,將復雜的磁性元件設計原理,分解成一個個易於理解的部分。我尤其欣賞書中對磁芯損耗的詳細分析,包括遲滯損耗、渦流損耗、剩餘損耗等,以及它們與磁芯材料、工作頻率、磁通密度、溫度等因素的關係。作者給齣瞭不同類型磁芯在不同工作條件下的損耗麯綫圖,並且通過實際計算,演示瞭如何估算和減小磁性元件的損耗,這對於提高開關電源的效率,減少發熱,至關重要。書中還對磁性元件的飽和特性進行瞭深入的分析,並且給齣瞭如何在設計中避免飽和,以及如何利用飽和特性來實現某些特殊功能(比如瞬態響應的改善)的指導。我記得有一個章節講瞭如何設計一個能夠承受大直流偏置電流的電感,作者通過對磁芯形狀、尺寸、氣隙等參數的優化,以及選擇閤適的磁芯材料,有效地解決瞭這個問題。這種將理論知識與實際工程經驗完美結閤的寫作方式,是我在其他書籍中很少見到的。讀完這本書,我感覺自己對磁性元件的設計不再是“猜測”,而是有瞭“計算”和“驗證”的依據,能夠更有信心地去設計齣高性能、高可靠性的開關電源。
評分這本書的深度和廣度,絕對是我近年來看過的最棒的專業技術書籍之一。我之前對開關電源的磁性元件設計,一直處於一種“知其然,不知其所以然”的狀態。很多時候,就是靠經驗和一些模糊的計算來完成。這本書則完全顛覆瞭我的認知。作者以非常嚴謹的學術態度,從最基本的物理原理齣發,一步步引導讀者深入理解磁性元件的設計精髓。我尤其喜歡書中對磁場分析的詳細講解,比如磁通密度、磁場強度、磁導率等概念之間的關係,以及如何利用這些概念來計算電感量、變壓器匝數等。書中還對各種磁性元件的退磁和飽和問題進行瞭深入的分析,並且給齣瞭如何通過優化設計來避免這些問題的指導。我記得有一個章節專門講瞭如何設計一個能夠承受大直流偏置電流的儲能電感,作者詳細分析瞭磁芯飽和問題,以及如何通過增大氣隙、選擇閤適的磁芯材料來提高電感的抗飽和能力。他還給齣瞭一個實用設計公式,能夠幫助工程師快速估算齣滿足要求的電感參數。此外,書中還涉及瞭一些關於磁性元件的可靠性設計,比如絕緣強度、熱穩定性、機械強度等,這些都是在實際産品設計中非常關鍵的因素,但往往容易被忽視。讀完這本書,我感覺自己對磁性元件的設計,不再是簡單的“套公式”,而是有瞭更深刻的理解,能夠從更根本的層麵去解決問題。
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