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內容簡介:
本书经过全面修订,讲解了如何为当今尖端电子产品设计可靠、高性能的开关电源,涵盖现代拓扑结构和变换器,内容包括设计或选择带隙基准、使用详细的新型邻近效应设计方法进行变压器设计、Buck变换器效率损耗分解方法、有源复位技术、拓扑形态学和详细的AC-DC前级电路设计方法。 本版更新包含全面反馈环路的设计方法和实例、世界上第一个宽输入电压范围谐振(LLC)变换器的简化通用设计方法,以及正激和反激变换器的分步比较设计步骤。
關於作者:
Sanjaya Maniktala是Power over Ethernet Interoperability(McGraw-Hill,2013)和电力电子方面其他一些书籍的作者。他曾在印度、新加坡、德国和美国担任首席工程师和管理职务。Maniktala先生在功率变换和以太网供电方面拥有多项专利,包括浮地式Buck调整器拓扑和使用恒定占空比差值技术的Buck-Boost变换器中的模式转换。肖文勋,华南理工大学,博士,副教授,加拿大University of Manitoba访问学者,首届珠江科技新星,IEEE Member,广东省电源学会秘书长。主持过国家自然科学基金、广东省自然科学基金、高等学校博士学科点专项科研基金和广州市珠江科技新星等多项项目,并主研863计划、“十一五”国家科技支撑计划、国家自然科学基金重点、广东省战略性新兴产业、省部产学研合作等10多项项目。发表论文80多篇,其中SCI收录25篇,EI收录26篇;出版译著1部;申请发明专利110项,其中获得授权中国发明专利62项、美国专利1项;获得授权实用新型专利92项;获得国家专利优秀奖3项,广东省科学技术进步奖一等奖1项,中国机械工业科学技术发明奖一等奖1项,以及其他省部级科学技术奖10多项。
目錄 :
目 录 第1章 稳压器的基准1 第1部分 概述1 平衡性设计1 创造性经验2 静态和动态调节3 第2部分 认知电压基准5 一般电压基准5 带隙基准7 更好地理解BJT(PTAT和CTAT)7 带隙基准原理14 第3部分 分压器的设计24 输出误差来源:分压器输入偏置电流24 输出误差来源:分压电阻公差27 输出误差来源:商用电阻值28 分压器:由误差放大器的类型带来的限制31 分压器:正确的PCB布局33 第2章 DC-DC变换器:拓扑及组态35 第1部分 开关电源变换器原理介绍35 注意隐藏的细节35 什么是“地” 35 三种基本开关拓扑37 为什么可以升压/降压?37 电流纹波率40 输入、输出电流平均值44 三种拓扑的能量关系44 变换器中的损耗关系48 非理想情况的占空比方程51 电源变换器的功率缩放比例指南54 第2部分 基本波形分析与应力计算55 分段线性波形的一般分析方法55 其他类型波形的有效值与平均值60 电容的电流波形60 宽输入电压与设计切入点63 r如何随输入电压和负载变化65 电容有效值如何随输入电压和负载变化66 应力曲线图66 边界(临界)导电68 使用太大的电感(小r)69 平顶近似70 第3部分 拓扑形态学72 简介72 N型与P型开关管72 LSD单元72 开关稳压器拓扑的组态74 开关IC的基本类型76 反激、Buck-Boost和Boost变换器IC的比较77 电感选择的标准79 Buck和Buck-Boost(类型1和类型2)IC的其他可能的应用80 实际例子82 差分电压采样87 一些拓扑的细微差别88 第3章 现代变换器、复合拓扑和相关技术90 第1部分 基本拓扑90 同步DC-DC变换器90 同步Buck工作模式91 FAN534093 另一种可能直通的情况:CdV/dt引起的导通94 Buck中的升压和Boost中的降压94 Buck变换器的并联和交错99 第2部分 复合拓扑103 第4章 不连续导电模式的理解与应用109 引言109 如何计算DCM占空比方程113 相关文献中DCM的处理114 基于r最优设置的DCM简化方法116 列表DCM的应力方程116 绘制从CCM至DCM的关键应力117 Buck-Boost的临界输入电压121 通用输入反激变换器的研究123 通用输入反激变换器的过载裕量126 Buck的CCM与DCM闭式方程的比较127 Buck、Boost与Buck-Boost的DCM闭式方程128 第5章 AC-DC功率变换的综合前级设计130 第1部分 无功率因数校正的前级电路130 反激变换器及闭式方程130 不同“电容量/瓦”的下垂曲线133 不同的UVLO?133 正常工作时闭式方程迭代的切入点134 通用输入单端正激变换器(无功率因数校正)136 编制的设计表139 保持时间与电容器电流有效值要求的典型最小电容值(数值例子)141 电容器电流有效值估算(高频分量)142 带有无频率相关ESR的输入电容器的总电流有效值143 带有频率相关ESR的输入电容器的总电流有效值144 EMI滤波器的效率145 小功率正激变换器?145 第2部分 带有功率因数校正的前级电路146 PFC Boost的瞬时占空比150 PFC Boost级电路保持时间的考虑151 同步与反相同步技术152 宽输入范围的反相同步153 高频与低频有效值的计算155 大电容的低频分量有效值的快速估算156 大电容的高频分量有效值的快速估算156 电容器选型与比较的数值表156 PFC扼流圈的设计与PFC设计的表格157 PFC实际设计的一些细节160 第6章 AC-DC应用的拓扑:简介163 引言163 第1部分 (简单的)正激变换器163 推挽(Push-Pull)的磁通平衡169 半桥的磁通阶梯效应169 第2部分 (复杂的)反激变换器170 集成功率(IP)开关171 反激变换器的等效Buck-Boost模型171 多路输出反激变换器的处理177 一次侧漏电感问题178 二次侧漏电感问题180 反激变换器优化及深入分析182 RCD钳位185 损耗估算(图形法)189 注意正确计算开关管和采样电阻的损耗191 使用600V开关管的实际反激变换器的设计193 较高的VOR如何影响输出二极管额定值193 脉冲跳跃和假负载194 高输入电压时的过载保护(前馈)196 第7章 功率变换中的磁学综述198 基本的磁学概念和定义(MKS单位)198 电-磁类比200 电感方程201 电压无关方程201 电压相关方程203 磁学单位207 磁动势(mmf)方程208 环型磁芯的有效面积和有效长度209 E型磁芯的有效面积和有效长度209 气隙的影响211 气隙因子z213 z的成因和意义213 B与H的关系216 带气隙E型磁芯216 储能考虑:如何改变实际的气隙,达到最优217 气隙与磁芯中的能量219 z的最优设计目标值220 B-H曲线221 精心设计原则有助于减小磁芯尺寸222 更好地理解L223 比例:电感和反激变换器变压器之间的差异224 “真正的”变压器224 边缘磁通校正229 边缘磁通校正应用举例232 第8章 带抽头电感(基于自耦变压器)的变换器233 引言233 带抽头电感的Buck拓扑234 其他带抽头电感的电路和占空比237 第9章 DC-DC变换器电感的选择239 引言239 基础知识239 确定电流纹波率r240 电感的映射241 r和L的选择242 以电流来表示B243 磁学中的错误直觉244 固定频率时调整几何尺寸来优化磁芯损耗244 频率改变时通过调整几何形状优化磁芯损耗246 实际应用的电感评估248 第10章 反激变换器变压器设计基础253 电压相关方程:一种实用形式253 无气隙磁芯中与磁芯体积相关的储能253 带气隙磁芯的一般能量关系254 AL与 的一般关系254 VOR=100V的通用输入反激变换器的占空比254 面积×匝数规则255 实例(第1部分)255 优化的一些细节258 用于反激变换器变压器磁芯快速选择的经验法则258 实例(第2部分)259 电流极限对磁芯大小的影响260 圆密耳(cmil)262 导线的载流能力264 集肤深度264 图形法和有用的诺谟图268 线规简介269 包覆线的直径269 SWG的比较270 第11章 正激变换器磁设计基础272 引言272 变压器与扼流圈(电感器)的比较272 匝数比计算(最小输入电压下)274 观测总结274 邻近效应276 再谈集肤深度276 等效铜箔转换283 几个对正激变换器磁芯快速选择有用的方程284 排线与绞线285 磁芯损耗计算286 第12章 正激与反激变换器:详细设计步骤与对比289 引言289 窗口面积和面积乘积的精细分类(一些新术语)291 功率和面积乘积的关系292 电流密度和基于D的变换294 优化电流密度294 行业推荐的正激变换器的面积乘积公式297 绘制正激变换器的行业推荐方程300 对称变换器的面积乘积303 安全变压器功率传输能力的更准确估算305 一次绕组匝数307 设计实例:反激变换器与正激变换器的替代设计方法312 反激变换器的行业电流密度指标330 正激变换器和反激变换器储能需求的对比331 第13章 PCB与热管理333 第1部分 PCB与布局333 引言333 走线分析333 注意事项336 铜走线尺寸337 布置反馈走线339 布置电流采样走线339 接地层339 一些制造问题341 PCB制造商和Gerber文件343 第2部分 热管理344 引言344 热测量和效率估计344 自然对流方程346 以往的定义346 有效方程347 方程的处理348 两个标准方程的比较349 热力学理论里的h349 使用标准方程的表格350 PCB散热353 高空自然对流354 强迫风冷354 辐射传热356 其他问题356 第14章 闭环系统:反馈与稳定358 基本术语358 第1部分 电流模式控制器的稳定362 背景362 电压模式控制的输入电压前馈(源于CMC)367 需要的斜率补偿量368 避免次谐波不稳定性的一般规则371 第2部分 回溯:电压模式、电流模式到滞环372 引言372 被控对象传递函数373 CMC与VMC对比的结论385 滞环控制:能量的按需传输385 第3部分 设计例子:VMC与CMC非隔离变换器,以及 基于TL431+光耦的隔离反激变换器390 VMC与CMC设计例子,应用2型和3型误差放大器或跨导放大器390 应用TL431和光耦的设计例子394 第15章 实际EMI滤波器的设计403 CISPR 22标准403 LISN403 傅里叶级数404 梯形波405 实际差模滤波器的设计406 实际共模滤波器的设计407 第16章 反激和正激变换器的复位技术410 第1部分 反激变换器变压器(漏感)的复位410 齐纳(Zener)钳位410 RCD钳位412 无损缓冲电路413 第2部分 正激变换器变压器(磁化电感)的复位414 引言414 复位绕组415 有源钳位复位418 分析与结论(图16.9~图16.11)423 高压侧或低压侧有源钳位哪种更优426 第17章 可靠性、测试及安全问题428 引言428 可靠性定义428 卡方分布429 责任失效430 保修费用431 可靠性计算432 电源的测试与认证433 安全问题434 工作电压的计算435 电容器寿命的估算438 总Y电容的安全限制443 安全与便宜的齐纳二极管444 第18章 可用的功率:揭秘Buck变换器的效率446 第1部分 损耗分解与分析446 引言446