開關(guān)電源原理、設(shè)計及實例

前言

　　開關(guān)電源具有效率高、功耗低、體積小、質(zhì)量輕等顯著優(yōu)點，其電源效率可達(dá)80％以上，比傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源提高近一倍。開關(guān)電源的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，不僅包括儀器儀表、測控系統(tǒng)和計算機(jī)內(nèi)部的供電系統(tǒng)，還適用于各種消費類電子產(chǎn)品。開關(guān)電源代表了穩(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。目前，開關(guān)電源正朝著集成化、智能化、模塊化的方向發(fā)展?！　”緯凑铡霸?設(shè)計方法-實例分析”三個層次進(jìn)行介紹，層次清晰。其中，第1部分按照基本概念、電力電子元器件、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的順序進(jìn)行介紹；第2部分按照模塊化的結(jié)構(gòu)介紹了開關(guān)電源一次側(cè)電路（包含輸入整流濾波電路）、開關(guān)電源二次側(cè)電路，控制電路和印制電路板的設(shè)計；第3部分首先介紹了各領(lǐng)域中的典型電路，給出了詳細(xì)的電路原理圖，分析了工作過程，然后結(jié)合全國電子設(shè)計競賽題目，給出了完整的電路原理圖，以及設(shè)計、制作、測試的詳細(xì)過程。本書在介紹開關(guān)電源的基礎(chǔ)理論過程中，力求簡化理論，通俗易懂，循序漸進(jìn)，深入淺出，使初學(xué)者對開關(guān)電源有一個全面了解。　　開關(guān)電源技術(shù)涉及模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電力電子技術(shù)等多種學(xué)科，開關(guān)電源的設(shè)計與制作要求設(shè)計者具有豐富的實踐經(jīng)驗，既要完成設(shè)計制作，又要懂得調(diào)試、測試與分析等。設(shè)計者只有擁有足夠的經(jīng)驗才能實現(xiàn)開關(guān)電源的性能指標(biāo)。希望讀者能夠在閱讀本書的基礎(chǔ)上，積極從事開關(guān)電源的設(shè)計、開發(fā)、制作及測試工作，從而達(dá)到理論與實踐的統(tǒng)一?！　”緯卜?1章，內(nèi)容主要包括以下三大部分?！　〉?部分：開關(guān)電源的基本原理，包括第1~4章。其中，第1章介紹了開關(guān)電源的概念、特點、分類，以及它與線性電源的區(qū)別及主要性能指標(biāo)。第2章介紹了開關(guān)電源中的電力電子元器件及特性，重點對常見的基本電力電子器件進(jìn)行了介紹，包括元件外觀圖、性能特點等。第3章對基本PWM變換器的主電路拓?fù)溥M(jìn)行了介紹，并重點對5種DC-DC電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理、關(guān)鍵節(jié)點的波形圖進(jìn)行了論述。第4章說明了DC-DC變換中變壓器所起的作用，并對單端正激式、單端反激式、半橋式、全橋式和推挽式電路這幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理進(jìn)行了介紹，還給出了參數(shù)的計算方法?！　〉?部分：開關(guān)電源的設(shè)計，包括第5~8章。其中，第5章介紹了開關(guān)電源一次側(cè)電路的設(shè)計，包括輸入保護(hù)電路的設(shè)計，電磁干擾濾波器的設(shè)計，輸入電路；開關(guān)管的選擇及高頻變壓器的設(shè)計。第6章介紹了開關(guān)電源二次側(cè)整流、濾波電路和反饋電路中的光耦和精密穩(wěn)壓器等。第7章以自激振蕩式PWM控制電路、幾種常用的PWM集成控制芯片TL494、SG3525、UC3842和單片開關(guān)電源集成芯片為例，重點介紹了PWM控制器的性能特點、引腳分布、工作原理等，并舉例說明了其典型應(yīng)用電路。第8章論述了開關(guān)電源印制電路板（PCB）的元器件布局及其布線的一些基本原則和要點，要求了解PCB設(shè)計的基本原則?！　〉?部分：開關(guān)電源應(yīng)用實例，包括第9~11章。其中，第9章給出了開關(guān)電源的幾種典型應(yīng)用實例，包括升、降壓式，正、反激式及橋式開關(guān)電源，并重點給出了典型應(yīng)用實例的電路原理圖，詳細(xì)分析了每個實例的工作原理。第10章以電子設(shè)計競賽中曾經(jīng)出過的電源類題目為例，詳細(xì)介紹了其整個設(shè)計過程，包括簡易數(shù)控直流電壓源，數(shù)控直流電流源設(shè)計及開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計。第11章對開關(guān)電源的測試進(jìn)行了概述，給出了開關(guān)電源的性能指標(biāo)、測試方法、測試記錄、數(shù)據(jù)處理及高頻變壓器磁飽和的檢測方法?！　”緯申惣冨|主編，并編寫了第1、3、4章，第5~8章由黑龍江科技學(xué)院的趙杰完成，第9~11章由黑龍江科技學(xué)院的姜艷秋完成，第2章由東北農(nóng)業(yè)大學(xué)成棟學(xué)院的李廣偉完成，全書由陳純鍇統(tǒng)稿。參加本書編寫的還有吳雪梅、陳鵬、朱丹丹、王英明、陳義平、孫桂芝、江曉林等?！　≡诒緯木帉戇^程中，我們參閱了大量文獻(xiàn)，在此對這些文獻(xiàn)的作者表示誠摯的感謝。另外，還要感謝電子工業(yè)出版社的王敬棟編輯及其他工作人員，他們在本書的出版過程中給予了大力支持與幫助。由于編者水平有限，疏漏和不當(dāng)之處在所難免，敬請讀者批評指正。　　編者

內(nèi)容概要

　　本書在介紹開關(guān)電源基本原理的基礎(chǔ)上，依次闡述了開關(guān)電源一次側(cè)、二次側(cè)電路的設(shè)計，分析了幾種典型開關(guān)電源電路的設(shè)計實例，并結(jié)合全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽中的電源設(shè)計題目給出了設(shè)計方案、完整電路圖、測試過程及詳細(xì)數(shù)據(jù)和波形。本書所講內(nèi)容可幫助讀者快速、全面、系統(tǒng)地掌握開關(guān)電源的設(shè)計與制作知識?！峨娫聪盗校洪_關(guān)電源原理、設(shè)計及實例》的特點是由淺入深，易讀易懂，開關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，開關(guān)電源的控制電路，開關(guān)電源的輔助電路，電路板的布局、布線方法，高頻變壓器的制作等內(nèi)容的闡述系統(tǒng)、深入。

書籍目錄

第1部分 開關(guān)電源的基本原理
第1章 緒論
1.1開關(guān)電源簡介
1.1.1開關(guān)電源的發(fā)展歷史
1.1.2開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展方向
1.2穩(wěn)壓電源
1.2.1線性電源
1.2.2開關(guān)電源原理
1.2.3線性電源與開關(guān)電源的比較
1.2.4單片開關(guān)電源
1.3開關(guān)電源的分類
1.4開關(guān)電源的主要技術(shù)指標(biāo)
1.5需要掌握的基本概念
第2章 開關(guān)電源中的電力電子元器件及特性
2.1電阻
2.1.1電阻的基本知識
2.1.2電阻的型號命名方法
2.1.3電阻阻值的標(biāo)注方法
2.1.4電阻的分類
2.1.5常用電阻
2.1.6電阻的選用及注意事項
2.2電容
2.2.1電容的基本知識
2.2.2電容的型號命名方法
2.2.3電容容量的標(biāo)注方法
2.2.4電容的分類
2.2.5常用電容
2.2.6電容的選用及注意事項
2.3電感
2.3.1電感的基本知識
2.3.2電感的型號命名方法
2.3.3電感量的標(biāo)注方法
2.3.4電感的分類
2.3.5常用電感
2.3.6電感的選用及注意事項
2.4場效應(yīng)管
2.4.1場效應(yīng)管的基本知識
2.4.2場效應(yīng)管的命名方法
2.4.3場效應(yīng)管的分類
2.4.4結(jié)型場效應(yīng)管
2.4.5絕緣柵型場效應(yīng)管
2.4.6場效應(yīng)管的選用及注意事項
2.5雙極型晶體管
2.5.1雙極型晶體管的基本知識
2.5.2雙極型晶體管的命名方法
2.5.3雙極型晶體管的分類
2.5.4常用的雙極型晶體管
2.5.5雙極型晶體管的選用及注意事項
2.6IGBT
2.6.1IGBT的基本知識
2.6.2IBGT的分類
2.6.3IGBT的結(jié)構(gòu)和工作原理
2.6.4IGBT的基本特性
2.6.5IGBT的總結(jié)
2.7變壓器
2.7.1變壓器在電源技術(shù)中的作用
2.7.2變壓器的基本原理
2.7.3常見的變壓器
2.7.4高頻脈沖變壓器原理
2.7.5變壓器的選用及注意事項
第3章 基本PWM變換器的主電路拓?fù)?br />3.1概述
3.2Buck變換器
3.2.1電路結(jié)構(gòu)及工作原理
3.2.2電路關(guān)鍵節(jié)點波形
3.2.3主要參數(shù)的計算方法
3.2.4Buck變換器的優(yōu)、缺點
3.3Boost變換器
3.3.1電路結(jié)構(gòu)及工作原理
3.3.2電路關(guān)鍵節(jié)點波形
3.3.3主要參數(shù)的計算方法
3.3.4Boost變換器的優(yōu)、缺點
3.4Buck-Boost變換器
3.4.1電路結(jié)構(gòu)及工作原理
3.4.2電路關(guān)鍵節(jié)點波形
3.4.3主要參數(shù)的計算方法
3.4.4Buck-Boost變換器的優(yōu)、缺點
3.5CuK變換器
3.5.1電路結(jié)構(gòu)及工作原理
3.5.2電路關(guān)鍵節(jié)點波形
3.5.3主要參數(shù)的計算方法
3.5.4CuK變換器的優(yōu)、缺點
第4章 變壓器隔離的DC-DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
4.1概述
4.2單端正激式結(jié)構(gòu)
4.2.1簡介
4.2.2電路結(jié)構(gòu)及工作原理
4.2.3電路關(guān)鍵節(jié)點波形
4.2.4主要參數(shù)的計算方法
4.2.5正激式電路的優(yōu)、缺點
4.3單端反激式結(jié)構(gòu)
4.3.1簡介
4.3.2電路結(jié)構(gòu)及工作原理
4.3.3電路關(guān)鍵節(jié)點波形
4.3.4主要參數(shù)的計算方法
4.3.5反激式電路的優(yōu)、缺點
4.4半橋式電路結(jié)構(gòu)
4.4.1簡介
4.4.2電路結(jié)構(gòu)及工作原理
4.4.3電路關(guān)鍵節(jié)點波形
4.4.4主要參數(shù)的計算方法
4.4.5半橋式電路的優(yōu)、缺點
4.5全橋式電路結(jié)構(gòu)
4.5.1簡介
4.5.2電路結(jié)構(gòu)及工作原理
4.5.3電路關(guān)鍵節(jié)點波形
4.5.4主要參數(shù)的計算方法
4.5.5全橋式電路的優(yōu)、缺點
4.6推挽式電路結(jié)構(gòu)
4.6.1簡介
4.6.2電路結(jié)構(gòu)及工作原理
4.6.3電路關(guān)鍵節(jié)點波形
4.6.4主要參數(shù)的計算方法
4.6.5推挽式電路的優(yōu)、缺點
第2部分 開關(guān)電源的設(shè)計
第5章 開關(guān)電源一次側(cè)電路的設(shè)計
5.1輸入保護(hù)電路的設(shè)計
5.1.1輸入保護(hù)電路的基本構(gòu)成
5.1.2熔絲管
5.1.3熔斷電阻器
5.1.4功率型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻
5.1.5壓敏電阻器
5.2電磁干擾濾波器
5.2.1開關(guān)電源的噪聲及其抑制方法
5.2.2簡易電磁干擾濾波器的設(shè)計
5.2.3復(fù)雜電磁干擾濾波器的設(shè)計
5.3開關(guān)電源輸入整流電路
5.3.1輸入整流二極管
5.3.2輸入整流橋
5.3.3倍壓整流及交流輸入電壓轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計
5.4功率開關(guān)管
5.4.1雙極結(jié)型晶體管
5.4.2功率場效應(yīng)晶體管
5.5高頻變壓器
5.5.1高頻變壓器磁芯
5.5.2高頻變壓器繞組導(dǎo)線
第6章 開關(guān)電源二次側(cè)電路的設(shè)計
6.1輸出整流二極管及穩(wěn)壓二極管
6.1.1二極管的性能參數(shù)
6.1.2快恢復(fù)及超快恢復(fù)二極管
6.1.3肖特基勢壘二極管的選擇
6.1.4幾種整流二極管的性能比較
6.1.5穩(wěn)壓二極管的選擇
6.2輸出濾波電容的計算與選擇
6.2.1輸出濾波電容的容量計算
6.2.2選用輸出濾波電容的注意事項
6.3磁珠的選擇
6.3.1磁珠的性能特點
6.3.2磁珠的選擇方法
6.4光電耦合器
6.4.1光電耦合器的工作原理
6.4.2線性光電耦合器
6.5可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器的選擇
6.5.1TL431型可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器
6.5.2NCP100型可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器
第7章 開關(guān)電源的控制電路設(shè)計
7.1自激式PWM控制電路
7.1.1工作原理
7.1.2典型應(yīng)用
7.2TL494型PWM控制電路
7.2.1工作原理
7.2.2典型應(yīng)用
7.3SG3525型PWM控制電路
7.3.1工作原理
7.3.2典型應(yīng)用
7.4UC3842型電流模式PWM控制電路
7.4.1工作原理
7.4.2典型應(yīng)用
7.5TOPSwitch-Ⅱ系列PWM控制電路
7.5.1工作原理
7.5.2典型應(yīng)用
7.6TinySwitch-Ⅱ系列PWM控制電路
7.6.1工作原理
7.6.2典型應(yīng)用
第8章 印制電路板的設(shè)計
8.1開關(guān)電源的PCB設(shè)計規(guī)范
8.2元器件的布局
8.3印制電路板的布線
第3部分開關(guān)電源應(yīng)用實例
第9章 開關(guān)電源的典型應(yīng)用實例
9.1降壓式開關(guān)穩(wěn)壓器實例分析
9.1.1電路原理圖
9.1.2工作原理
9.2升壓式開關(guān)穩(wěn)壓器實例分析
9.2.1電路原理圖
9.2.2工作原理
9.3筆記本電腦開關(guān)電源實例分析
9.3.1電路原理圖
9.3.2工作原理
9.4單端正激式開關(guān)電源實例分析
9.4.1電路原理圖
9.4.2工作原理
9.5單端反激式開關(guān)電源實例分析
9.5.1電路原理圖
9.5.2工作原理
9.6半橋式開關(guān)電源實例分析
9.6.1電路原理圖
9.6.2工作原理
9.7全橋式開關(guān)電源實例分析
9.7.1電路原理圖
9.7.2工作原理
第10章 電子設(shè)計競賽電源設(shè)計與制作實例
10.1全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽簡介
10.2簡易數(shù)控直流電壓源設(shè)計
10.2.1設(shè)計要求
10.2.2方案比較
10.2.3系統(tǒng)設(shè)計
10.2.4程序設(shè)計
10.2.5系統(tǒng)調(diào)試
10.3數(shù)控直流電流源設(shè)計
10.3.1設(shè)計要求
10.3.2方案論證
10.3.3系統(tǒng)硬件設(shè)計
10.3.4系統(tǒng)軟件設(shè)計
10.3.5系統(tǒng)測試
10.4開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計
10.4.1設(shè)計要求
10.4.2方案論證
10.4.3系統(tǒng)設(shè)計
10.4.4系統(tǒng)測試
第11章 開關(guān)電源的測試
11.1開關(guān)電源的性能指標(biāo)
11.2開關(guān)電源的測試方法
11.3開關(guān)電源的測試記錄及數(shù)據(jù)處理
11.4高頻變壓器磁飽和的檢測方法
……

編輯推薦

　　《電源系列：開關(guān)電源原理、設(shè)計及實例》既可以作為從事開關(guān)電源設(shè)計、研制的工程師的參考資料，也可以作為學(xué)習(xí)、研究開關(guān)電源的高等學(xué)校師生的教材。

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