开关电源优化设计 第2版PDF电子书下载

第1章 开关电源综述 1

1.1 集成稳压电源的分类 1

1.2 开关电源的主要特点 4

1.2.1 开关电源的主要特点 4

1.2.2 开关电源与线性稳压电源的性能比较 5

1.3 开关电源发展的新趋势 5

1.3.1 开关电源发展的新趋势 5

1.3.2 开关电源领域的新技术 8

1.4 开关电源的基本原理 11

1.4.1 开关电源的工作方式 11

1.4.2 脉宽调制器的基本原理 11

1.4.3 脉宽调制器的产品分类 13

1.5 开关电源的控制类型 14

1.5.1 电压控制型开关电源 14

1.5.2 电流控制型开关电源 15

1.6 开关电源的工作模式 16

1.6.1 连续模式与不连续模式的设定 16

1.6.2 两种工作模式的功耗比较 17

1.7 开关电源的反馈类型 18

1.7.1 开关电源反馈电路的基本类型 18

1.7.2 单片开关电源的反馈原理 20

1.8 开关电源的负载特性 23

第2章 开关电源的新技术及其应用 26

2.1 开关电源的单片集成化 26

2.2 利用计算机设计开关电源 28

2.2.1 开关电源设计软件的主要特点 28

2.2.2 开关电源设计与仿真软件的分类 29

2.2.3 开关电源软件的设计流程 30

2.3 开关电源的内部保护电路 33

2.4 同步整流技术 35

2.4.1 同步整流技术简介 35

2.4.2 同步整流的基本原理 36

2.5 有源钳位技术 37

2.6 磁放大器稳压技术 39

2.7 可编程稳压技术 42

2.7.1 数字电位器的基本工作原理 42

2.7.2 可编程开关稳压器的电路设计 45

2.8 数字电源系统 48

2.8.1 数字电源的主要特点 49

2.8.2 数字电源的基本构成 52

2.8.3 数字电源的电路设计 54

2.9 开关电源的节能环保技术 56

第3章 DC/DC变换器的拓扑结构 59

3.1 DC/DC变换器的拓扑结构 59

3.1.1 DC/DC变换器的拓扑结构 59

3.1.2 DC/DC变换器典型产品的主要技术指标 64

3.2 降压式变换器的基本原理 64

3.2.1 降压式变换器的基本原理 64

3.2.2 降压式变换器的简化电路 65

3.3 升压式变换器的基本原理 66

3.3.1 升压式变换器的基本原理 66

3.3.2 升压式变换器的简化电路 67

3.4 降压／升压式变换器的基本原理 68

3.5 电荷泵式变换器的基本原理 69

3.6 单端一次侧电感式变换器的基本原理 70

3.7 反激式变换器的基本原理 71

3.7.1 反激式变换器的基本原理 71

3.7.2 多路输出反激式变换器的基本电路 72

3.8 正激式变换器的基本原理 74

3.9 推挽式变换器的基本原理 75

3.9.1 推挽式变换器的基本原理 75

3.9.2 推挽式变换器的两种类型 76

3.10 半桥／全桥式变换器的基本原理 77

3.10.1 半桥式变换器的基本原理 77

3.10.2 全桥式变换器的基本原理 77

3.11 软开关变换器的基本原理 78

3.11.1 谐振式变换器的基本原理 78

3.11.2 准谐振式变换器的基本原理 79

3.11.3 全桥零电压变换器的基本原理 80

3.12 半桥LLC谐振变换器的基本原理 80

3.12.1 半桥LLC谐振变换器的基本原理 80

3.12.2 半桥LLC谐振变换器的等效电路及电压增益特性曲线 82

3.13 双开关正激式变换器的基本原理 83

第4章 开关电源关键外围元器件的选择方法 85

4.1 固定电阻器的选择方法 85

4.1.1 固定电阻器的选择方法 85

4.1.2 电流检测电阻的选择方法 88

4.2 电容器的选择方法 91

4.2.1 开关电源常用电容器的分类 91

4.2.2 理想电容器与实际电容器的比较 92

4.2.3 输入滤波电容器的选择方法 93

4.2.4 输出滤波电容器的选择方法 95

4.3 电感器特性及磁珠的选择方法 96

4.3.1 电感器的特性 96

4.3.2 磁珠的选择方法 97

4.4 EMI滤波器的选择方法 101

4.4.1 EMI滤波器的结构原理及选择方法 101

4.4.2 EMI滤波器中电容及电感的选择方法 104

4.5 输入整流桥的选择方法 111

4.5.1 整流桥的选择方法 111

4.5.2 整流桥的导通时间与选通特性 112

4.6 输出整流管的选择方法 113

4.6.1 快恢复及超快恢复二极管的选择方法 113

4.6.2 肖特基二极管的选择方法 116

4.7 瞬态电压抑制器的选择方法 119

4.7.1 瞬态电压抑制器（TVS）的工作原理 119

4.7.2 瞬态电压抑制器的选择方法及典型应用 122

4.8 功率开关管的选择方法 124

4.8.1 BJT功率开关管的选择方法 124

4.8.2 MOSFET功率开关管的选择方法 125

4.8.3 IGBT功率开关管的选择方法 127

4.9 光耦合器的选择方法 130

4.9.1 光耦合器的基本原理 130

4.9.2 线性光耦合器的选择方法 131

4.10 可调式精密并联稳压器的选择方法 132

4.10.1 TL431型可调式精密并联稳压器 133

4.10.2 NC P100型低压输出可调式精密并联稳压器 134

4.10.3 LMV431型低压可调式精密并联稳压器 136

4.11 开关电源保护元件的选择方法 137

4.11.1 熔丝管的选择方法 137

4.11.2 熔断电阻器的选择方法 140

4.11.3 压敏电阻器的选择方法 141

第5章 开关电源功率因数校正电路的设计 145

5.1 功率因数校正（PFC）简介 145

5.1.1 功率因数与总谐波失真 145

5.1.2 功率因数校正方法 147

5.2 无源PFC电路的基本原理 148

5.2.1 无源PFC的基本电路 148

5.2.2 基于无源填谷电路的PFC工作原理 149

5.3 无源PFC电路的设计实例 152

5.4 有源PFC电路的基本原理 154

5.4.1 有源PFC升压式变换器的基本原理 154

5.4.2 有源PFC的基本原理 157

5.4.3 升压式PFC二极管的选择 159

5.5 有源PFC电路的设计实例 160

5.5.1 L6561、L6562型有源PFC变换器的工作原理 160

5.5.2 L6561、L6562型有源PFC变换器的典型应用 162

5.6 大功率PFC的原理与应用 164

5.6.1 HiperPFS系列产品的性能特点 164

5.6.2 HiperPFS系列产品的工作原理 165

5.6.3 由PFS71 4EG构成的347W高效大功率升压式PFC电源 166

5.6.4 电路设计要点 170

5.7 抑制PFC电磁干扰的措施 173

5.7.1 利用EMI滤波器抑制PFC的电磁干扰 173

5.7.2 降低PFC电磁干扰的其他措施 174

5.8 PFC的配置方案 176

5.8.1 PFC类型、级数及工作模式的选择 176

5.8.2 PFC电源的4种配置方案 177

第6章 高频变压器的设计 179

6.1 根据经验公式或输出功率表格选择磁心的方法 179

6.1.1 用经验公式选择磁心的方法 179

6.1.2 根据输出功率选择磁心的方法 182

6.2 高频变压器电路中的波形参数 184

6.2.1 波形系数与波形因数分析 184

6.2.2 开关电源中6种常见波形的参数 185

6.3 基于AP法选择高频变压器磁心的公式推导 186

6.4 反激式高频变压器的设计 189

6.4.1 反激式高频变压器的设计方法 190

6.4.2 反激式高频变压器的设计实例 193

6.5 正激式高频变压器的设计 195

6.5.1 设计正激式高频变压器的步骤 195

6.5.2 常用的三种磁复位电路 197

6.6 高频变压器的损耗 197

6.6.1 高频变压器的损耗 197

6.6.2 集肤效应和临近效应 198

第7章 开关电源优化设计实例 200

7.1 多路输出式开关电源的设计 200

7.1.1 多路输出式单片开关电源的电路设计方案 200

7.1.2 多路输出式高频变压器的设计 202

7.2 改善多路输出式开关电源交叉负载调整率的方法 204

7.3 带磁放大器的PC开关电源的设计 206

7.3.1 145W多路输出式PC开关电源的主电路设计 206

7.3.2 3.3V磁放大器的电路设计 208

7.4 同步整流式DC/DC变换器的设计 210

7.5 峰值功率输出式音频功率放大器开关电源的设计 211

7.6 基于倍压整流的工业控制电源的设计 215

7.7 基于悬浮式高压恒流源的工业控制电源的设计 216

7.8 基于StackFETTM技术的微型开关电源的设计 219

7.9 数字电视机顶盒电源的设计 221

7.10 USB接口手机充电器的设计 224

第8章 开关电源的设计要点 226

8.1 开关电源的设计要求 226

8.1.1 开关电源的设计要求 226

8.1.2 设计开关电源的注意事项 227

8.2 高效率开关电源的设计 228

8.2.1 开关电源的功率损耗 229

8.2.2 设计高效率开关电源的原则 229

8.2.3 提高开关电源效率的方法 230

8.3 降低开关电源空载及待机功耗的方法 233

8.3.1 开机后消除泄放电阻功率损耗的方法 233

8.3.2 开机后消除热敏电阻功率损耗的方法 237

8.3.3 消除待机模式下检测电阻功率损耗的方法 238

8.4 光耦反馈控制环路的稳定性设计 241

8.4.1 对光耦反馈控制环路的基本要求 241

8.4.2 光耦反馈控制环路的稳定性设计 242

8.4.3 提升相位裕量的设计实例 246

8.5 开关电源的布局与布线 248

8.5.1 开关电源布局与布线的一般原则 248

8.5.2 开关电源布局与布线的注意事项 249

8.5.3 设计印制板的注意事项 252

8.6 恒压／恒流式开关电源的设计 253

8.6.1 恒压／恒流输出型开关电源的工作原理 253

8.6.2 恒压／恒流输出型开关电源的电路设计 254

8.7 精密恒压／恒流式开关电源的设计 256

8.7.1 精密恒压／恒流输出型开关电源的工作原理 257

8.7.2 精密恒压／恒流输出型开关电源的电路设计 258

8.8 开关电源远程关断电路的设计 260

8.8.1 TOPSwitch-GX的远程关断电路 260

8.8.2 PC开关电源的远程关断电路 261

8.9 新型单片开关电源的典型应用及印制电路设计 262

8.9.1 TOPSwitch-HX系列单片开关电源的典型应用及印制电路设计 262

8.9.2 TOPSwitch-JX系列单片开关电源的典型应用及印制电路设计 265

8.10 开关电源的电磁干扰波形分析及安规设计 270

8.10.1 开关电源的电磁干扰波形分析 271

8.10.2 开关电源的安全规范 273

8.11 单片开关电源散热器的设计 275

8.11.1 散热器的工作原理 275

8.11.2 单片开关电源的散热器设计方法 278

8.11.3 单片开关电源散热器的设计实例 278

8.12 功率开关管（MOSFET）散热器的设计 282

8.12.1 功率开关管散热器的设计方法 282

8.12.2 功率开关管散热器的设计实例 283

8.12.3 设计功率开关管散热器的注意事项 284

8.13 开关电源常见故障检修方法 284

第9章 开关电源的测试技术 288

9.1 开关电源的参数测试 288

9.1.1 开关电源主要参数的测试方法 288

9.1.2 功率测量技术 290

9.2 开关电源的性能测试 291

9.2.1 开关电源主要参数的测试方法 291

9.2.2 高频变压器的电气性能测试方法 293

9.3 开关电源的测量技巧 294

9.3.1 采用非接触法测量开关电源的输入电流 294

9.3.2 准确测量输出纹波电压的方法 295

9.3.3 测量开关稳压器效率的方法 296

9.3.4 测量隔离式交流开关电源输入功率的简便方法 297

9.3.5 测量开关电源负载功率的方法 298

9.4 准确测量占空比的方法 300

9.5 利用示波器检测高频变压器磁饱和的方法 302

9.5.1 高频变压器磁饱和特性及其对开关电源的危害 302

9.5.2 利用示波器检测高频变压器磁饱和的方法 302

9.6 数字式在线电流／电阻测量仪 304

9.6.1 在线测量直流电流的原理与应用 305

9.6.2 在线测量电阻的原理与应用 307

9.7 开关电源的电磁兼容性测量 309

9.7.1 电磁兼容性的研究领域 309

9.7.2 电磁兼容性的测量 312

9.8 开关电源的波形测试及分析 314

9.8.1 PWM控制器关键波形的测试方法 314

9.8.2 测量一次侧电压及电流波形 315

9.8.3 测量二次侧电压及电流波形 318

第10章 开关电源保护及监控电路的设计 320

10.1 漏极钳位保护电路的设计 320

10.1.1 漏极上各电压参数的电位分布 320

10.1.2 漏极钳位保护电路的基本类型 321

10.1.3 漏极钳位保护电路的设计实例 322

10.2 由分立元件构成的过电压保护电路 324

10.2.1 由晶闸管构成的输入／输出过电压保护电路 324

10.2.2 由双向触发二极管构成的输出过电压保护电路 327

10.2.3 由稳压管构成的输出过电压保护电路 328

10.2.4 由压敏电阻器构成的过电压保护电路 329

10.3 集成过电压保护器的应用 329

10.3.1 由NCP345构成的过电压保护电路 329

10.3.2 由MAX4843构成的过电压保护电路 330

10.3.3 由MC3423构成的过电压保护电路 331

10.4 欠电压保护电路的设计 333

10.4.1 由光耦合器构成的输入欠电压保护电路 333

10.4.2 由偏置绕组构成的输入欠电压保护电路 333

10.4.3 具有欠电压锁定功能的开关稳压器 334

10.4.4 实现过电压、欠电压控制的外部驱动电路 335

10.5 过电流及过功率保护电路的设计 336

10.5.1 由功率热敏电阻构成的限流保护电路 336

10.5.2 由晶体管构成的过电流保护电路 337

10.5.3 由自恢复熔丝管构成的过电流保护电路 337

10.5.4 集成过电流保护器的应用 338

10.5.5 集成过功率保护器的应用 339

10.6 软启动电路的设计 340

10.6.1 软启动电路 340

10.6.2 具有软启动功能的＋5V/-5V电源变换器 341

10.6.3 具有延时启动功能的开关稳压器 342

10.7 电源电压监视器 342

10.7.1 由TL431构成的电压监视器 342

10.7.2 由LM3914构成的欠电压和过电压监视器 343

10.7.3 由HYM705/706构成的电源电压监视器 343

10.7.4 由MCP1316系列产品构成的电源电压监视器 345

10.8 开关电源的瞬态干扰及音频噪声抑制技术 346

10.8.1 抑制瞬态干扰的方法 346

10.8.2 抑制音频噪声的方法 348

10.8.3 抑制其他干扰的方法 348

10.9 过热保护元器件及散热控制系统的设计 349

10.9.1 开关电源过热保护电路的基本原理 350

10.9.2 两种过热保护元器件的原理与应用 351

10.9.3 具有多重保护功能的散热控制系统的设计 352

参考文献 355