開關電源工程設計快速入門

前言

開關電源的原理已經應用了100多年。然而，隨著開關電源的磁性元件、開關器件和整流器三大主要元器件的快速發(fā)展，開關電源才進入快速發(fā)展的階段。到了20世紀80年代，開關電源已開始廣泛應用。何謂開關電源，就是利用半導體功率器件作為開關，將一種電源形態(tài)轉變?yōu)榱硪环N形態(tài)的電路，在轉變時用自動控制閉環(huán)并有保護環(huán)節(jié)穩(wěn)定輸出電壓的裝置。近年來，國內直流開關電源技術無論是理論研究，還是生產應用已有相當的成果和規(guī)模。高頻、高效、高功率密度、高功率因數、高可靠性、高電氣指標等特征，使開關電源具有更強的競爭力，應用領域不斷擴大。各種開關電源設備在家庭、工業(yè)、醫(yī)療、交通、國防領域已廣泛應用，取得了顯著的社會效益和經濟效益。開關電源涉及多個學科，如電子技術、電力電子技術、計算機技術、集成電路技術、控制理論、變換技術、電磁材料等，開關電源是一個技術密集型產品，不再是一個普通電源。但是目前用戶對其了解甚少，維護使用方面存在問題較多，因此越來越多開關電源產品的使用，與多數用戶對開關電源知識的缺乏這一矛盾日漸突出。所以，快速普及開關電源的原理知識勢在必行。為使讀者能迅速了解開關電源的原理，并制作小型開關電源，本書作者在結合十幾年來從事開關電源設計、制造實際工作經驗的基礎上，并參閱了國內外大量開關電源設計及功率電子學等方面的圖書、資料編寫了本書。為適應讀者的需要，特別是剛走出校門的大學生以及電器維修工程師的需求，我們在編寫中既對開關電源的原理進行了分析，又詳細論述了開關電源設計、制作和調試的各個步驟，并給出了詳盡的計算過程、工藝設計過程和整機測試方法。文中突出講述了主電路的參數設計、計算和變壓器參數計算、繞制工藝及多種實用保護電路；同時還進行了基本技能訓練，如開關電源的PCB設計技術、測試技術、抗干擾技術、計算機仿真技術。文中最后一章是實例。本書旨在為廣大讀者提供一些基本的實踐素材和基本技能訓練，試圖為人門的讀者起到拋磚引玉的作用。

內容概要

本書以開關電源實用電路設計與制作為主線，介紹了單端開關電源的主電路和控制電路，并討論了主電路元器件的參數計算與選擇，然后通過應用電路實例，分步驟對開關電源電路的設計過程進行了剖析。書中主要內容包括：開關電源主電路的計算、PWM集成控制電路、保護電路、高頻開關變壓器的設計與制作、開關電源的干擾與抑制、印制電路板的設計、開關電源的計算機輔助設計、開關電源的測試、開關電源的設計實例等?！　”緯鴥热葚S富，深入淺出，通俗易懂，具有很高的實用價值。本書適用于開關電源初學者和開關電源從業(yè)者學習使用，也可供電氣工程及其自動化專業(yè)、電子技術以及其他相關專業(yè)的本科生閱讀，還可作為相關專業(yè)工程技術人員與維修人員的參考用書。

書籍目錄

前言 第一章　概述 　第一節(jié)　開關電源的特點 　第二節(jié)　開關電源的分類 　第三節(jié)　開關電源的主要技術要求 第二章　開關電源主電路的計算 　第一節(jié)　串聯降壓式開關電源 　第二節(jié)　單端正激式開關電源 　第三節(jié)　自激單端反激式開關電源 　第四節(jié)　他激單端反激式開關電源 第三章　開關電源的計算機輔助設計 　第一節(jié)　開關電源的計算機仿真技術 　第二節(jié)　MATLAB語言在開關電源仿真中的應用 　第三節(jié)　應用EXCEL電子表格設計反激式開關電源 　第四章　高頻開關變壓器的設計與制造　 　第一節(jié)　概述 　第二節(jié)　軟磁材料的分類及特點 　第三節(jié)　高頻變壓器磁心的選擇 　第四節(jié)　高頻變壓器的參數設計 　第五節(jié)　高頻變壓器的設計與制作舉例 第五章　開關電源控制用集成電路 　第一節(jié)　開關電源PWM控制原理電路 　第二節(jié)　開關電源用PWM集成控制電路 　第三節(jié)　自帶控制電路的三端高壓開關器件 　第四節(jié)　隔離反饋用光耦合器 　第五節(jié)　TIA31精密可調基準電源 　第六節(jié)　數字開關電源控制器 第六章　開關電源的保護 　第一節(jié)　開關電源輸入電路的保護 　第二節(jié)　開關管的限流保護 　第三節(jié)　輸出過電壓、欠電壓保護電路 　第四節(jié)　負載短路與過載保護 第七章　開關電源的干擾與抑制 　第一節(jié)　開關電源的干擾分類 　第二節(jié)　采用EMI濾波抑制傳導干擾 　第三節(jié)　采用接地技術抑制聲頻干擾 　第四節(jié)　采用屏蔽技術抑制輻射干擾 　第五節(jié)　減小輸出紋波的方法 第八章　印制電路板PCB的設計 　第一節(jié)　印制電路板的分類選擇 　第二節(jié)　Protel 99SE印制電路板設計軟件簡介 　第三節(jié)　通用PCB設計與Protel 99SE的使用技巧 第九章　開關電源的測試 　第一節(jié)　常用數字萬用表 　第二節(jié)　模擬示波器的使用方法 　第三節(jié)　開關電源的測試方法 第十章　開關電源電路設計實例 　第一節(jié)　衛(wèi)星接收機用開關電源一RCC電路 　第二節(jié)　由TOP233Y構成的35W多路機頂盒電源 　第三節(jié)　單端正激式開關電源設計實例 　第四節(jié)　準諧振反傲式軟開關電源設計實例 　第五節(jié)　非隔離降壓型(Buck)穩(wěn)壓電源設計實例 　第六節(jié)　非隔離升壓型(Boost)穩(wěn)壓電源設計實例 　　　第七節(jié)　單端反激式開關電源設計實例 　第八節(jié)　超寬輸入電壓單端反激式開關電源設計實例 　第九節(jié)　半橋式開關電源設計實例 　第十節(jié)　有源功率因數校正電路(PFC)設計實例 參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：2）靜態(tài)負載引起的變動。其他指標為額定條件下，輸出電流在規(guī)定范圍內緩慢變動時輸出電壓的變動。在規(guī)定負載變動范圍內及多路輸出的條件下，可能有非穩(wěn)定輸出的情況。因此，還應包括規(guī)定最高負載電流。最高負載電流下的規(guī)定精度，一般是指保護功能尚未發(fā)揮作用時的情況。另外，對于多路輸出的電源，電路方式的不同也會受到其他輸出負載變動的影響。3）動態(tài)輸入電壓引起的變動。輸入電壓以規(guī)定的幅度急劇變化時輸出電壓的變動，一般是把輸入電壓的上限與額定輸入電壓及輸入電壓的下限作為變動幅度。4）動態(tài)負載引起的變動。輸出電流按規(guī)定的幅度急劇變化時輸出電壓的變動，動態(tài)負載引起的變動不包括恒定脈沖負載引起的變動。（4）輸出電壓可調范圍。在保證電壓穩(wěn)定精度條件下，外部可調整的輸出電壓范圍一般為士5％或士10％。條件是輸入電壓為下限時輸出電壓取最大值，以及輸入電壓為上限時輸出電壓取最小值。（5）線路調整率。輸入電壓的波動范圍與輸出電壓的波動范圍之比。隨著技術的發(fā)展，線路調整率不斷提高。電源對電網的適應能力很重要，尤其是現在我國的電網相對來說還不太穩(wěn)定，有時電網電壓會有較大波動。（6）輸出紋波與噪聲。開關電源的輸出紋波電壓除了輸入整流脈動成分外，主要是開關頻率基波紋波，呈鋸齒波狀，同時還有功率開關管在導通一截止過渡狀態(tài)產生的尖峰開關噪聲重疊在鋸齒波上，如圖1－2所示。用示波器觀察輸出紋波，當掃描頻率低時，可能只觀察到整流脈動的低頻成分，開關頻率基波紋波被低頻所調制。觀察基波紋波，掃描頻率應與開關頻率相匹配。

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