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『簡體書』开关电源设计与优化(第二版)

書城自編碼: 3998260
分類: 簡體書→大陸圖書→工業技術電子/通信
作者: [美]Sanjaya Maniktala[桑加亚·拉马尼克塔
國際書號(ISBN): 9787121478215
出版社: 电子工业出版社
出版日期: 2024-05-01

頁數/字數: /
釘裝: 平塑

售價:NT$ 1035

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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

 

 

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