脉宽调制DC-DC功率变换 电路、动态特性与控制设计PDF电子书下载

第一部分 DC-DC功率变换电路 2

第1章 PWM DC-DC功率变换 2

1.1PWM DC-DC功率变换 2

1.1.1DC-DC功率变换 2

1.1.2PWM技术 4

1.2DC-DC功率变换系统 4

1.3PWM DC-DC变换器的特性和问题 6

1.4本章重点 7

参考文献 8

第2章 功率级元器件 9

2.1半导体开关 9

2.1.1MOSFET 9

2.1.2二极管 10

2.1.3作为单刀双掷开关的MOSFET-二极管对 11

2.2能量存储与传输器件 12

2.2.1电感器 12

2.2.2电容器 18

2.2.3变压器 23

2.3实际应用中的开关电路 28

2.3.1电磁阀驱动电路 28

2.3.2电容器充电电路 32

2.4小结 37

参考文献 38

习题 38

第3章 Buck变换器 54

3.1理想的降压DC-DC功率变换 54

3.2Buck变换器：降压DC-DC变换器 56

3.2.1Buck变换器的演变 56

3.2.2频域分析 57

3.3Buck变换器的启动瞬态 59

3.3.1分段线性分析 59

3.3.2启动响应 60

3.4稳态中的Buck变换器 61

3.4.1电路分析技巧 61

3.4.2稳态分析 62

3.4.3输出电压纹波的估算 64

3.5不连续导通模式（DCM）中的Buck变换器 69

3.5.1DCM工作的缘由 69

3.5.2DCM工作的条件 71

3.5.3DCM的稳态工作 73

3.6Buck变换器的闭环控制 77

3.6.1闭环反馈控制器 77

3.6.2闭环控制Buck变换器的响应 80

3.7小结 85

参考文献 86

习题 86

第4章 DC-DC功率变换器电路 97

4.1Boost变换器 97

4.1.1Boost变换器的演变 97

4.1.2CCM的稳态分析 99

4.1.3DCM的稳态分析 103

4.1.4寄生电阻对电压增益的影响 104

4.2Buck/Boost变换器 107

4.2.1Buck/Boost变换器的演变 107

4.2.2CCM的稳态分析 109

4.2.3DCM的稳态分析 112

4.3三种基本变换器的结构及电压增益 113

4.4反激变换器：变压器隔离Buck/Boost变换器 115

4.4.1反激变换器的演变 116

4.4.2CCM的稳态分析 117

4.4.3DCM的稳态分析 120

4.5桥式Buck衍生隔离DC-DC变换器 122

4.5.1开关网络及多绕组变压器 123

4.5.2全桥变换器 126

4.5.3半桥变换器 130

4.5.4推挽变换器 130

4.6正激变换器 134

4.6.1基本工作原理 134

4.6.2第三绕组复位的正激变换器 138

4.6.3双开关正激变换器 142

4.7小结 145

参考文献 145

习题 146

第二部分 PWM DC-DC变换器的建模、动态特性与设计 162

第5章 PWM DC-DC变换器建模 162

5.1PWM变换器建模概述 162

5.2平均功率级动态特性 164

5.2.1状态空间平均 165

5.2.2电路平均 170

5.2.3电路平均技术的一般化 177

5.2.4电路平均和状态空间平均 178

5.3线性化平均功率级动态特性 179

5.3.1非线性函数和小信号模型的线性化 179

5.3.2PWM开关的小信号模型——PWM开关模型 180

5.3.3变换器功率级的小信号模型 182

5.4变换器功率级的频率响应 184

5.4.1功率级的正弦响应 184

5.4.2功率级的频率响应和s域小信号模型 187

5.5PWM模块的小信号增益 188

5.6PWM DC-DC变换器的小信号模型 189

5.6.1电压反馈电路 190

5.6.2PWM变换器的小信号模型 191

5.7小结 193

参考文献 193

习题 194

第6章 功率级传递函数 198

6.1传递函数的伯德图 198

6.1.1基本定义 198

6.1.2乘数因子的伯德图 200

6.1.3传递函数的伯德图构建 208

6.1.4从伯德图推导传递函数 211

6.2Buck变换器的功率级传递函数 213

6.2.1输入-输出传递函数 213

6.2.2占空比-输出传递函数 216

6.2.3负载电流-输出传递函数 219

6.3Boost变换器的功率级传递函数 220

6.3.1输入-输出传递函数 220

6.3.2占空比-输出传递函数和右半平面零点 221

6.3.3负载电流-输出传递函数 224

6.3.4右半平面零点的物理起源 225

6.4Buck/Boost变换器的功率级传递函数 228

6.5小信号分析的经验方法 230

6.6小结 232

参考文献 234

习题 234

第7章 PWM DC-DC变换器的动态性能 241

7.1稳定性 241

7.2频域性能准则 243

7.2.1环路增益 243

7.2.2音频敏感度 244

7.2.3输出阻抗 245

7.3时域性能准则 246

7.3.1阶跃负载响应 246

7.3.2阶跃输入响应 247

7.4DC-DC变换器的稳定性 248

7.4.1线性时不变系统的稳定性 248

7.4.2DC-DC变换器的小信号稳定性 249

7.5奈奎斯特准则 249

7.6相对稳定性：增益裕度和相位裕度 254

7.7小结 259

参考文献 260

习题 260

第8章 闭环性能和反馈补偿 267

8.1渐近分析法 267

8.1.1渐近分析法的概念 267

8.1.2渐近分析法的示例 269

8.2频域性能 274

8.2.1音频敏感度 275

8.2.2输出阻抗 276

8.3电压反馈补偿和环路增益 278

8.3.1单积分器的问题 278

8.3.2电压反馈补偿 280

8.4补偿设计和闭环性能 282

8.4.1电压反馈补偿和回路增益 282

8.4.2反馈补偿设计指南 284

8.4.3电压反馈补偿和闭环性能 286

8.4.4相位裕度和闭环性能 295

8.4.5补偿零点和瞬态响应速度 300

8.4.6阶跃负载响应 302

8.4.7非最小相位系统案例：Boost和Buck/Boost变换器 306

8.5小结 309

参考文献 310

习题 310

第9章 PWM变换器的建模、分析与设计的实际考虑 329

9.1PWM变换器模型的一般化 329

9.1.1带寄生电阻的变换器建模 330

9.1.2DCM工作中PWM变换器的建模和分析 335

9.1.3隔离PWM变换器的建模 343

9.2带实际电压源系统的DC-DC变换器的设计和分析 348

9.2.1音频敏感性分析 349

9.2.2稳定性分析 350

9.2.3稳压DC-DC变换器的输入阻抗 357

9.2.4源阻抗引起不稳定性的起因 360

9.2.5源阻抗的控制设计 361

9.2.6源阻抗对环路增益和输出阻抗的影响 362

9.3非电阻负载的考虑 362

9.4小结 365

参考文献 366

习题 366

第三部分 电流模控制 374

第10章 电流模控制——功能基础及经典分析 374

10.1电流模控制基础 374

10.1.1峰值电流模控制的演进 375

10.1.2峰值电流模控制的优点和问题 382

10.1.3平均电流模控制和充电控制 383

10.2经典分析和控制设计流程 386

10.2.1峰值电流模控制的小信号模型 387

10.2.2环路增益分析 391

10.2.3稳定性分析 393

10.2.4电压反馈补偿 396

10.2.5控制设计流程 400

10.2.6DCM中变换器动态特性分析 407

10.3峰值电流模控制的闭环性能 411

10.3.1音频敏感度分析 411

10.3.2输出阻抗分析 415

10.3.3阶跃负载响应分析 418

10.4Boost和Buck/Boost变换器的电流模控制 428

10.4.1稳定性分析和控制设计 428

10.4.2环路增益分析 437

10.5小结 442

参考文献 443

习题 444

第11章 电流模控制——采样效应及新型控制设计流程 450

11.1电流模控制的采样效应 450

11.1.1采样效应的起因和结果 451

11.1.2采样效应的建模方法学 453

11.1.3正反馈增益 454

11.1.4完整的电流模控制s域模型 454

11.1.5两种流行的电流模控制s域模型 455

11.2电流模控制s域模型表达式 457

11.2.1修改后的小信号模型 457

11.2.2调制器增益F＊ m 458

11.2.3采样效应的s域表示He（s） 459

11.2.4正反馈增益 466

11.3电流模控制用新型控制设计流程 470

11.3.1新型功率级模型 470

11.3.2带电流闭环的控制-输出传递函数 472

11.3.3控制设计流程 477

11.3.4新型和经典设计流程间的相关性 489

11.4带光耦合器隔离电流模控制的离线反激变换器 493

11.4.1离线电源 494

11.4.2带光耦合器隔离反馈的反激变换器电流模控制 494

11.5小结 506

参考文献 507

习题 508