高頻開關(guān)電源設(shè)計與應(yīng)用實例

前言

　　隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，電子設(shè)備的種類也越來越多。而電子設(shè)備都離不開可靠的電源，電源性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個電子系統(tǒng)的安全性和可靠性。電子設(shè)備的小型化和低成本化伎電源以輕、薄、小和高效率為主要發(fā)展方向，對電源的要求更加靈活多樣，開關(guān)電源恰好符合這些要求。隨著電子元器件的快速發(fā)展，開關(guān)電源的應(yīng)用越來越廣，開關(guān)頻率的持續(xù)提高使開關(guān)電源的性能也得以進一步優(yōu)化，集成度更高，功耗更低，電路更加簡單，工作更加可靠，是開關(guān)電源發(fā)展的方向?！　∧壳?，我國通信、信息、家電、國防等領(lǐng)域的電子設(shè)備普遍采用高頻開關(guān)電源，高頻開關(guān)電源的開發(fā)、研制和生產(chǎn)已成為發(fā)展前景十分誘人的朝陽產(chǎn)業(yè)。在全球倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保、提高能效的背景下，高頻開關(guān)電源的設(shè)計正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。為此，本書結(jié)合國內(nèi)外高頻開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展動向，系統(tǒng)地介紹了在高頻開關(guān)電源設(shè)計中應(yīng)掌握的電子元器件特性、電子變壓器、基本電路、控制技術(shù)及PWM控制器，重點講述了綠色高頻開關(guān)電源技術(shù)，如無源和有源功率因數(shù)校正電路的特性、功率因數(shù)校正集成控制器及高性能軟開關(guān)功率因數(shù)校正電路設(shè)計、軟開關(guān)控制技術(shù)、高頻開關(guān)電源軟開關(guān)控制器及軟開關(guān)變換器電路設(shè)計、現(xiàn)代高效電荷泵技術(shù)及典型應(yīng)用電路設(shè)計等。此外，書中還用一定的篇幅介紹了高頻開關(guān)電源熱設(shè)計和電磁兼容設(shè)計技術(shù)，給出了國內(nèi)外綠色電源集成變換器有代表性的典型應(yīng)用電路。讀者可將書中的典型電路直接或作部分修改后，應(yīng)用于工程設(shè)計中。本書將高頻開關(guān)電源基礎(chǔ)理論知識、設(shè)計方法和應(yīng)用電路融于一體，使內(nèi)容既通俗易懂，又結(jié)合實際，是從事高頻開關(guān)電源設(shè)計、開發(fā)和應(yīng)用的工程技術(shù)人員的必備參考書?！　”緯趯懽鬟^程中得到了國內(nèi)專業(yè)學者和同行的大力支持，在此表示衷心的感謝。

內(nèi)容概要

　　本書以高頻開關(guān)電源應(yīng)用為主線，在簡要介紹國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，重點講述了高頻開關(guān)電源中的電子元器件、基本電路結(jié)構(gòu)、開關(guān)電源控制技術(shù)、功率因數(shù)校正電路、軟開關(guān)控制電路、電荷泵、開關(guān)電源可靠性設(shè)計等內(nèi)容。為了便于讀者理解和掌握，書中還介紹了許多新型開關(guān)電源集成電路的功能特點和應(yīng)用方法，給出了典型實用電路?！　”緯鴥?nèi)容新穎，通俗易懂，具有較高的實用價值，可供電信、信息、航天及家電領(lǐng)域從事高頻開關(guān)電源設(shè)計和應(yīng)用的工程技術(shù)人員閱讀，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考。

書籍目錄

第1章　概述　1.1　高頻開關(guān)電源基礎(chǔ)知識    1.1.1　高頻開關(guān)電源的構(gòu)成、工作原理與分類    1.1.2　高頻開關(guān)電源常用的變換器電路類型　1.2　高頻開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展    1.2.1　技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展    1.2.2  國外高頻開關(guān)電源的技術(shù)動態(tài)第2章　高頻開關(guān)電源中的電子元器件　2.1　常用電子元器件    2.1.1　電容器    2.1.2　飽和電感    2.1.3　鐵氧體磁珠　2.2　電子變壓器    2.2.1  鐵氧體平面變壓器    2.2.2　扁平變壓器設(shè)計　2.3　光電耦合器　2.4　半導(dǎo)體器件    2.4.1　硅瞬變吸收二極管    2.4.2　功率場效應(yīng)晶體管MOSFET    2.4.3　絕緣柵雙極型晶體管IGBT第3章　高頻開關(guān)電源基本電路　3.1　開關(guān)電源電流檢測電路　3.2　電壓基準的特性及選用    3.2.1  電壓基準的主要技術(shù)參數(shù)    3.2.2　電壓基準的類型    3.2.3  電壓基準的選用  3.3　無損吸收網(wǎng)絡(luò)  3.4　開關(guān)電源保護電路  3.5　開關(guān)電源整流電路    3.5.1　倍流整流電路    3.5.2　同步整流電路第4章　開關(guān)電源控制技術(shù)  4.1　開關(guān)電源控制方式    4.1.1　概述    4.1.2　開關(guān)電源基本控制電路    4.1.3　PWM反饋控制模式    4.1.4　電流型控制模式中的斜坡補償    4.1.5　準固定頻率滯環(huán)PWM電流控制方法  4.2　開關(guān)電源主電路結(jié)構(gòu)    4.2.1　基本電路結(jié)構(gòu)    4.2.2  改進型DC／DC變換器拓撲結(jié)構(gòu)  4.3　高頻開關(guān)電源PWM控制器    4.3.1  FA5310／FA5311集成控制器    4.3.2  HIP6004E集成控制器    4.3.3  M51995A集成控制器    4.3.4  MAX5003集成控制器    4.3.5  TEAl504電流模式的PWM控制器    4.3.6  UC3842電流型控制器    4.3.7  UC3843集成控制器第5章　高頻開關(guān)電源功率因數(shù)校芷電路　5.1  功率因數(shù)的定義及功率因數(shù)校正    5.1.1　功率因數(shù)的定義    5.1.2　功率因數(shù)校正的基本原理和常用方法    5.1.3　功率因數(shù)校正控制方法  5.2　無源PFC校正技術(shù)    5.2.1　無源PFC電路    5.2.2　改進型無源PFC電路  5.3　APFC電路    5.3.1　APFC電路的工作原理及分類    5.3.2　APFC變換器中的電流型控制技術(shù)  5.4　PFC集成控制器    5.4.1　UC3852 PFC集成控制器    5.4.2　UC3854 PFC集成控制器    5.4.3　UCC3858 PFC集成控制器　5.5　高性能軟開關(guān)PFC電路設(shè)計    5.5.1　PFC主電路設(shè)計    5.5.2　PFC控制電路的設(shè)計    5.5.3　UC3852控制的APFC應(yīng)用電路設(shè)計    5.5.4　UC3854應(yīng)用電路分析　……第6章　軟開關(guān)控制技術(shù)第7章　電荷泵第8章　開關(guān)電源可靠性設(shè)計第9章　開關(guān)電源典型應(yīng)用電路參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　概述　　1.1　高頻開關(guān)電源基礎(chǔ)知識　　開關(guān)電源被譽為高效節(jié)能電源，它代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。近20多年來，集成開關(guān)電源沿著下述兩個方向不斷發(fā)展。第一個方向是對開關(guān)電源的核心單元——控制電路實現(xiàn)集成化。1997年國外首先研制成脈寬調(diào)制（PWM）控制器集成電路，美國摩托羅拉（Motorola）公司、硅通用公司（Silicon General）、尤尼特德公司（Unitrode）等相繼推出一批PWM芯片，典型產(chǎn)品有MC3520、SG3524、UC3842。20世紀90年代以來，國外又研制出開關(guān)頻率達lMHz的高速PWM、PFM（脈沖頻率調(diào)制）芯片，典型產(chǎn)品如UC1825、UC1864。第二個方向則是對中、小功率開關(guān)電源實現(xiàn)單片集成化。這大致分兩個階段：20世紀80年代初意一法半導(dǎo)體有限公司（SGS-Thomson）率先推出L4960系列單片開關(guān)式穩(wěn)壓器。該公司于20世紀90年代又推出了L4970A系列，其特點是將脈寬調(diào)制器、功率輸出級、保護電路等集成在一個芯片中，使用時需配置上工頻變壓器與電網(wǎng)隔離，適用于制作低壓輸出（5.1 40V）、大中功率（400W以下）、大電流（1.5～1OA）、高效率（可達到90％以上）的開關(guān)電源?！　?.1.1　高頻開關(guān)電源的構(gòu)成、工作原理與分類　　開關(guān)電源具有體積小、效率高等一系列優(yōu)點，在各類電子產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。但由于開關(guān)電源的控制電路比較復(fù)雜、輸出紋波電壓較高，所以開關(guān)電源的應(yīng)用也受到一定的限制?！　‰娮友b置小型化和輕量化的關(guān)鍵是供電電源的小型化，因此需要盡可能地降低電源電路中的損耗。開關(guān)電源中的開關(guān)管工作于開關(guān)狀態(tài)，必然存在開關(guān)損耗，而且損耗的大小隨開關(guān)頻率的提高而增加。另一方面，開關(guān)電源中的變壓器、電抗器等磁性元件及電容元件的損耗也隨頻率的提高而增加?！　∧壳笆袌錾祥_關(guān)電源中功率開關(guān)管多采用雙極型晶體管，開關(guān)頻率可達幾十千赫；采用MOSFET的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換頻率可達幾百千赫。為提高開關(guān)頻率，必須采用高速開關(guān)器件。對于兆赫以上開關(guān)頻率的電源可利用諧振電路，這種工作方式稱為諧振開關(guān)方式。它可以極大地提高開關(guān)速度，原理上開關(guān)損耗為零，噪聲也很小，這是提高開關(guān)電源工作頻率的一種方式。采用諧振開關(guān)方式的兆赫級變換器已經(jīng)實用化。

編輯推薦

　　《高頻開關(guān)電源設(shè)計與應(yīng)用實例》將高頻開關(guān)電源基礎(chǔ)理論知識、設(shè)計方法和應(yīng)用電路融于一體，使內(nèi)容既通俗易懂，又結(jié)合實際，是從事高頻開關(guān)電源設(shè)計、開發(fā)和應(yīng)用的工程技術(shù)人員的必備參考書。

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