開關(guān)電源工程設(shè)計快速入門

前言

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

內(nèi)容概要

本書以開關(guān)電源實用電路設(shè)計與制作為主線，介紹了單端開關(guān)電源的主電路和控制電路，并討論了主電路元器件的參數(shù)計算與選擇，然后通過應(yīng)用電路實例，分步驟對開關(guān)電源電路的設(shè)計過程進(jìn)行了剖析。書中主要內(nèi)容包括：開關(guān)電源主電路的計算、PWM集成控制電路、保護(hù)電路、高頻開關(guān)變壓器的設(shè)計與制作、開關(guān)電源的干擾與抑制、印制電路板的設(shè)計、開關(guān)電源的計算機輔助設(shè)計、開關(guān)電源的測試、開關(guān)電源的設(shè)計實例等?！　”緯鴥?nèi)容豐富，深入淺出，通俗易懂，具有很高的實用價值。本書適用于開關(guān)電源初學(xué)者和開關(guān)電源從業(yè)者學(xué)習(xí)使用，也可供電氣工程及其自動化專業(yè)、電子技術(shù)以及其他相關(guān)專業(yè)的本科生閱讀，還可作為相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)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(guān)電源的特點 　第二節(jié)　開關(guān)電源的分類 　第三節(jié)　開關(guān)電源的主要技術(shù)要求 第二章　開關(guān)電源主電路的計算 　第一節(jié)　串聯(lián)降壓式開關(guān)電源 　第二節(jié)　單端正激式開關(guān)電源 　第三節(jié)　自激單端反激式開關(guān)電源 　第四節(jié)　他激單端反激式開關(guān)電源 第三章　開關(guān)電源的計算機輔助設(shè)計 　第一節(jié)　開關(guān)電源的計算機仿真技術(shù) 　第二節(jié)　MATLAB語言在開關(guān)電源仿真中的應(yīng)用 　第三節(jié)　應(yīng)用EXCEL電子表格設(shè)計反激式開關(guān)電源 　第四章　高頻開關(guān)變壓器的設(shè)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(shù)設(shè)計 　第五節(jié)　高頻變壓器的設(shè)計與制作舉例 第五章　開關(guān)電源控制用集成電路 　第一節(jié)　開關(guān)電源PWM控制原理電路 　第二節(jié)　開關(guān)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(guān)器件 　第四節(jié)　隔離反饋用光耦合器 　第五節(jié)　TIA31精密可調(diào)基準(zhǔn)電源 　第六節(jié)　數(shù)字開關(guān)電源控制器 第六章　開關(guān)電源的保護(hù) 　第一節(jié)　開關(guān)電源輸入電路的保護(hù) 　第二節(jié)　開關(guān)管的限流保護(hù) 　第三節(jié)　輸出過電壓、欠電壓保護(hù)電路 　第四節(jié)　負(fù)載短路與過載保護(hù) 第七章　開關(guān)電源的干擾與抑制 　第一節(jié)　開關(guān)電源的干擾分類 　第二節(jié)　采用EMI濾波抑制傳導(dǎo)干擾 　第三節(jié)　采用接地技術(shù)抑制聲頻干擾 　第四節(jié)　采用屏蔽技術(shù)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(shè)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(shè)計軟件簡介 　第三節(jié)　通用PCB設(shè)計與Protel 99SE的使用技巧 第九章　開關(guān)電源的測試 　第一節(jié)　常用數(shù)字萬用表 　第二節(jié)　模擬示波器的使用方法 　第三節(jié)　開關(guān)電源的測試方法 第十章　開關(guān)電源電路設(shè)計實例 　第一節(jié)　衛(wèi)星接收機用開關(guān)電源一RCC電路 　第二節(jié)　由TOP233Y構(gòu)成的35W多路機頂盒電源 　第三節(jié)　單端正激式開關(guān)電源設(shè)計實例 　第四節(jié)　準(zhǔn)諧振反傲式軟開關(guān)電源設(shè)計實例 　第五節(jié)　非隔離降壓型(Buck)穩(wěn)壓電源設(shè)計實例 　第六節(jié)　非隔離升壓型(Boost)穩(wěn)壓電源設(shè)計實例 　　　第七節(jié)　單端反激式開關(guān)電源設(shè)計實例 　第八節(jié)　超寬輸入電壓單端反激式開關(guān)電源設(shè)計實例 　第九節(jié)　半橋式開關(guān)電源設(shè)計實例 　第十節(jié)　有源功率因數(shù)校正電路(PFC)設(shè)計實例 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：2）靜態(tài)負(fù)載引起的變動。其他指標(biāo)為額定條件下，輸出電流在規(guī)定范圍內(nèi)緩慢變動時輸出電壓的變動。在規(guī)定負(fù)載變動范圍內(nèi)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(yīng)包括規(guī)定最高負(fù)載電流。最高負(fù)載電流下的規(guī)定精度，一般是指保護(hù)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(fù)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(fù)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(fù)載引起的變動不包括恒定脈沖負(fù)載引起的變動。（4）輸出電壓可調(diào)范圍。在保證電壓穩(wěn)定精度條件下，外部可調(diào)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(diào)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(shù)的發(fā)展，線路調(diào)整率不斷提高。電源對電網(wǎng)的適應(yīng)能力很重要，尤其是現(xiàn)在我國的電網(wǎng)相對來說還不太穩(wěn)定，有時電網(wǎng)電壓會有較大波動。（6）輸出紋波與噪聲。開關(guān)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(guān)頻率基波紋波，呈鋸齒波狀，同時還有功率開關(guān)管在導(dǎo)通一截止過渡狀態(tài)產(chǎn)生的尖峰開關(guān)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(dāng)掃描頻率低時，可能只觀察到整流脈動的低頻成分，開關(guān)頻率基波紋波被低頻所調(diào)制。觀察基波紋波，掃描頻率應(yīng)與開關(guān)頻率相匹配。

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