通信高频开关电源 第2版PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1　通信电源的功能和重要性 1

1.1.1　通信设备对通信电源的要求 1

1.1.2　通信电源不间断供电的重要性 2

1.1.3　环境影响电网质量的体现 2

1.2　通信局站电源系统及变换器类型 3

1.2.1　集中供电通信电源系统 3

1.2.2　分散供电通信电源系统 4

1.2.3　混合供电通信电源系统 4

1.2.4　变换器类型 4

1.3　通信直流电源的发展概况 5

1.4　大功率高频开关电源（整流器）系统简介 6

1.5　通信用开关型整流器技术要求 7

第2章 常用功率半导体器件及工作状态 9

2.1　功率场效应晶体管 9

2.1.1　功率MOSFET简介 9

2.1.2　MOSFET的主要特性及参数 9

2.2　绝缘栅双极型晶体管 13

2.3　晶闸管 14

2.3.1　普通型晶闸管 14

2.3.2　双向晶闸管 15

2.4　快恢复二极管 16

2.5　肖特基二极管 17

第3章　直流变换器基本电路 19

3.1　直流变换器概述 19

3.1.1　直流变换器的功能 19

3.1.2　直流变换器的组成 19

3.1.3　主电路方案间的关系 20

3.2 降压型直流变换器主电路 20

3.2.1　工作原理 21

3.2.2　电感电流连续状态（CCM） 22

3.2.3　电感电流临界状态 23

3.2.4 电感电流不连续状态（DCM） 23

3.2.5　功率开关管及续流二极管的选择 24

3.2.6　输出脉动电压峰-峰值 24

3.2.7　变换器的效率 24

3.2.8　同步整流器的应用 25

3.3　单端正激型直流变换器 26

3.3.1　主电路特征 26

3.3.2　电感电流连续状态分析 26

3.3.3　临界状态 29

3.3.4　输出电压 29

3.3.5　变压器储能的回馈 29

3.3.6　单端正激型直流变换电路的计算 30

3.3.7　单端正激电路特点 31

3.4　反相型直流变换器 31

3.4.1　原理及要点简述 31

3.4.2　电感电流连续状态分析 31

3.4.3　几种危险状态 32

3.4.4　临界电感 33

3.4.5　半导体器件参数 33

3.4.6　脉动电压的峰-峰值 33

3.5　单端反激型直流变换器 34

3.5.1 单端反激型直流变换器的特征 34

3.5.2　变压器磁动势连续状态分析 34

3.5.3　临界电流和临界电感 36

3.5.4　输出电压 37

3.5.5　单端反激型直流变换电路的计算 38

3.6　升压型直流变换电路 39

3.6.1　电路特点 39

3.6.2　工作原理 39

3.6.3　电感电流连续状态分析 40

3.7　Cuk型直流变换器 41

3.7.1　隐含升压型和降压型机理 41

3.7.2　脉动电压补偿原理 42

3.8　Sepic型直流变换器 42

3.8.1　工作原理 43

3.8.2　Sepic型直流变换器的电压比 43

3.9　推挽型直流变换器 44

3.9.1　电路特点 44

3.9.2　工作原理 44

3.9.3　推挽电路的磁状态 45

3.9.4　输出电压（平均值） 46

3.9.5　临界电感 46

3.9.6　推挽型直流变换电路的计算 46

3.10　半桥型直流变换器 47

3.10.1　电路的构成 47

3.10.2　工作原理 48

3.10.3　半桥型变换电路的计算 48

3.10.4　电路特点 49

3.11　全桥型直流变换器 49

3.11.1　工作原理 49

3.11.2　全桥型直流变换电路的计算 50

3.11.3　电路特点 51

3.12　钳位、缓冲电路 51

3.12.1　过电压吸收 51

3.12.2　缓冲电路 52

3.12.3　能量恢复吸收电路 53

第4章　控制电路 55

4.1　驱动电路 55

4.1.1　对驱动电路的要求 55

4.1.2　集成电路直接驱动 56

4.1.3　加设驱动功率放大级驱动 56

4.1.4　变压器耦合驱动 56

4.1.5　光耦合驱动器 57

4.2　脉宽调制器原理 57

4.2.1 脉宽调制 57

4.2.2　脉冲分配 58

4.2.3　主电路与PWM比较器组合增益 58

4.3　稳压系统 59

4.3.1　硅稳压二极管及基准电压 59

4.3.2　晶体管直流线性稳压电路 60

4.4　稳流和限流 62

4.5　低压降线性稳压器与开关电源联合使用 63

4.5.1　低压降线性稳压器 63

4.5.2　低压降与开关电源串级使用 64

4.6　过电压保护 64

4.7 SG1525A电压型控制芯片 64

4.7.1 SG1525A的特点 64

4.7.2　工作原理 65

4.8 UC1842、UC1846电流型控制芯片 67

4.8.1 UC1842脉宽调制器及应用实例 68

4.8.2　UC1846电流控制型脉宽调制器 69

4.9　脉冲频率调制 71

4.9.1　脉冲频率调制的基本思想 71

4.9.2　脉冲频率调制的原理 71

4.9.3　脉冲频率调制的特点及应用 74

第5章　软开关技术 75

5.1 软开关技术概述 75

5.1.1　开关损耗的产生 75

5.1.2　软开关技术的提出 75

5.1.3　软开关技术的分类 76

5.2　全谐振变换器 77

5.2.1　基本串联谐振电路 77

5.2.2　串联负载串联谐振变换器 78

5.2.3　基本并联谐振电路 86

5.3　变频控制的准谐振变换器 87

5.3.1　零电流谐振开关 87

5.3.2　零电压谐振开关 89

5.3.3　多谐振开关 89

5.3.4　零电流开关准谐振降压型变换器 90

5.3.5　半桥式零电流准谐振变换器 95

5.3.6　零电压开关准谐振升压型变换器 99

5.3.7　零电压开关准谐振降压型变换器 101

5.4 恒频控制的ZCS PWM和ZVS PWM变换器 103

5.4.1　降压型ZCS PWM变换器 103

5.4.2　降压型ZVS PWM变换器 107

5.4.3　正激型零电压PWM变换器 109

5.4.4　移相全桥ZVS PWM直流变换器 112

5.5　恒频控制零转换PWM变换器 119

5.5.1 ZVT PWM变换器 119

5.5.2 ZCT PWM变换器 123

5.6 ZVZCS移相全桥直流变换器 127

5.6.1 用小隔直电容和反向阻断型开关管的ZVZCS 128

5.6.2　二次侧有源钳位的ZVZCS移相全桥变换器 128

5.7　并联辅助开关管的近似ZVS关断 129

第6章　高频开关整流器 131

6.1 高频开关整流器电路的组成 131

6.1.1　影响主电路方案的因素 131

6.1.2 高频开关整流器常用电路的组成 131

6.1.3　研究和发展方向 132

6.2　功率因数的定义及其校正 133

6.2.1　功率因数的定义及参数 133

6.2.2　不良功率因数的成因及危害 134

6.2.3　功率因数校正及其分类 135

6.3　单相高功率因数预调级 138

6.3.1　升压型功率因数校正电路原理 138

6.3.2　平均电流型Boost单相PFC 139

6.3.3　单相零电压开通高功率因数预调级 144

6.3.4　改进的零电压开通升压型变换器主电路拓扑 148

6.4　三相网侧整流及三相预调级 151

6.4.1　三相输入无源功率因数解决方案 151

6.4.2　三相单开关管高功率因数预调级 154

6.4.3　三相六开关高功率因数预调级 159

6.4.4　三相三开关高功率因数预调级 161

6.4.5　三相隔离型PFC 163

6.4.6　带隔离型无损缓冲的三相单开关的反激型AC-DC变换电路 166

6.4.7　一种外接式功率因数校正方法 170

6.5　大功率DC-DC变换级 176

6.5.1　双管单端正激型直流变换器拓扑 176

6.5.2　双正激型直流变换器拓扑 177

6.5.3　双管正激型变换器的回能吸收电路 179

6.6　整流模块并联运行 180

6.6.1　负载均分的要求及措施 180

6.6.2　均流方法 181

6.7　开关型整流器的部分性能 182

6.7.1　市电电压变化范围 182

6.7.2　杂音电压 183

6.7.3　效率 184

6.7.4　外特性 186

第7章　变换器设计 188

7.1　高频磁心材料 188

7.1.1　磁心材料的参数 188

7.1.2　铁氧体磁心 189

7.1.3　非晶、微晶磁心 191

7.1.4　恒磁导率磁粉心 192

7.2　高频变压器的设计 193

7.2.1　确定变压器的铁心 193

7.2.2　各绕组的匝数 195

7.2.3　变压器磁路中的气隙 196

7.2.4　漆包线铜导线的直径及并绕根数 196

7.2.5　绕组的布置 198

7.3　高频电流取样互感器的设计 201

7.3.1　高频电流取样互感器的应用与特点 201

7.3.2　高频电流取样互感器的设计要点 202

7.4　高频交流电感、滤波电感和储能电感的设计 204

7.4.1　磁心的选择 204

7.4.2　绕组计算 204

7.5　温升及散热 205

7.5.1　温升 205

7.5.2　温度极限 206

7.5.3　散热的原理 206

7.5.4　铝型材散热器 206

7.5.5　散热器的稳定温升计算 207

7.6 PSPICE仿真简要 208

7.6.1　绘制本PSPICE仿真电路的要点 208

7.6.2　电路输入文件 209

7.7　设计举例 211

7.7.1　单相PFC升压电感设计 212

7.7.2　移相桥高频主变压器设计 213

7.7.3　滤波电感设计 214

第8章　交流不间断电源 216

8.1 UPS运行方式及系统结构 216

8.2　单相逆变器及正弦脉宽调制 217

8.2.1　基本逆变电路 217

8.2.2　对称开关状态输出波形 217

8.2.3　正弦脉宽调制 218

8.2.4　四象限运行 219

8.3　三相桥式正弦脉宽调制逆变电路 221

8.3.1　不隔离的三相桥式SPWM逆变电路 221

8.3.2　隔离的三相桥式SPWM逆变电路 222

8.4　高频耦合的工频变换器 222

8.4.1 由高频直流变换与低频逆变桥组成的低频逆变器 222

8.4.2　移相控制高频耦合四象限低频逆变器 224

8.4.3 占空比扩展高频脉冲直流环节逆变器 225

8.4.4　正激型隔离双向变换逆变器 226

8.5 串联补偿式稳压与串联有源滤波 227

8.5.1　串联补偿式稳压 227

8.5.2　串联型有源滤波 229

8.6　并联型有源滤波 229

8.6.1　功能和不同应用 229

8.6.2　三相并联型有源滤波器并联于网侧应用 230

8.6.3　串并联有源滤波 231

8.7 串并联调整式UPS 231

8.7.1　电路特点 231

8.7.2　电路工作要点 232

第9章　雷击与电涌防护 234

9.1　雷击与电涌 234

9.1.1 电涌的产生及危害 234

9.1.2　模拟电涌波形 235

9.2　防雷器件及装置 236

9.2.1　避雷器 236

9.2.2　氧化锌压敏电阻 237

9.2.3　硅雪崩二极管（SAD） 239

9.2.4　气体放电管 239

9.2.5　抗干扰滤波器 240

9.3　电源系统防雷 242

9.3.1　线路出入局站的防雷规定 242

9.3.2　通信电源系统设备的防雷 242

9.4　接地系统 243

9.4.1　接地的各种作用 243

9.4.2　联合接地装置 244

第10章　通信电源的数字控制技术 246

10.1 电源设备的数字控制 246

10.1.1　数字控制的意义 246

10.1.2　数字控制与模拟控制的比较 246

10.2　基于单片机的数字控制 247

10.2.1　单片机简介 247

10.2.2　单片机在通信电源数字控制中的应用 247

10.3　基于数字信号处理器（DSP）的数字控制 248

10.3.1 DSP系统简介 248

10.3.2 DSP芯片 250

10.3.3 DSP在通信电源数字控制中的应用 251

10.4　基于可编程逻辑器件的数字控制 255

10.4.1　可编程逻辑器件介绍 256

10.4.2　可编程逻辑器件在通信电源数字控制中的应用 257

10.5　数字控制方式的选择 266

第11章　通信电源和环境的监控系统 267

11.1　电源设备监控的必要性、现状和发展 267

11.2　监控系统的总体介绍 267

11.2.1　监控系统的结构 267

11.2.2　监控系统的功能 269

11.2.3　监控系统的监控内容 271

11.2.4　监控系统的一般要求 273

11.2.5　监控系统管理 273

11.3　局站监控系统的基本原理 275

11.3.1　监控系统的基本原理 275

11.3.2　软件组成 276

11.4　设备监控单元 279

11.4.1　四种参量的采集方法 279

11.4.2　信号采集所需的一些部件 280

参考文献 291