开关功率变换器 开关电源的原理、仿真和设计 原书第2版PDF电子书下载

第1章 开关变换器简介 1

1.1 简介 1

1.2 工业发展趋势 1

1.3 线性变换器 2

1.3.1 串联式线性调整器 2

1.3.2 并联式线性调整器 4

1.4 开关变换器 5

1.4.1 带有阻性负载的基本开关变换器 5

1.4.2 带有阻感性负载的开关变换器 7

1.5 变换器稳态原理分析 9

1.5.1 电感伏秒平衡 9

1.5.2 电容电荷平衡 10

习题 10

参考文献 11

第2章 基本的开关变换电路 12

2.1 简介 12

2.2 Buck变换器 12

2.2.1 连续模式 12

2.2.2 断续模式 16

2.3 同步整流 21

2.4 Boost变换器 21

2.4.1 连续模式 22

2.4.2 断续模式 25

2.5 Buck-Boost变换器 28

2.5.1 连续模式 29

2.5.2 断续模式 32

2.6 C？k变换器 35

2.7 非理想元器件实现的变换器 41

2.7.1 电感模型 41

2.7.2 半导体器件损耗 41

2.7.3 电容模型 42

习题 43

参考文献 44

第3章 谐振变换器 46

3.1 简介 46

3.2 并联谐振电路综述 47

3.3 串联谐振电路综述 48

3.4 准谐振开关的分类 49

3.5 零电流开关准谐振Buck变换器 51

3.6 零电流开关准谐振Boost变换器 57

3.7 零电压开关准谐振Buck变换器 62

3.8 零电压开关准谐振Boost变换器 66

3.9 串联负载谐振变换器 69

3.9.1 断续模式（0＜fs＜0.5fn） 70

3.9.2 连续模式（fs＞fn或称为高于谐振频率模式） 72

3.9.3 连续模式（0.5fn＜fs＜fn或称为低于谐振频率模式） 74

3.10 并联负载谐振变换器 76

3.10.1 断续模式（0＜fs＜0.5fn） 77

3.10.2 连续模式（fs＞fn或称为高于谐振频率模式） 80

3.10.3 连续模式（0.5fn＜fs＜fn或称为低于谐振频率模式） 81

习题 84

参考文献 86

第4章 隔离型变换器 87

4.1 简介 87

4.2 正激变换器 87

4.3 推挽变换器 92

4.4 半桥变换器 95

4.5 全桥变换器 96

4.6 反激变换器 98

4.7 零电流开关准谐振半桥变换器 102

习题 107

参考文献 107

第5章 开关变换器的控制策略 108

5.1 简介 108

5.2 脉宽调制 108

5.2.1 电压模式PWM策略 109

5.2.2 电流模式PWM策略 112

5.3 滞环控制：开关电流源 116

5.3.1 ton时段稳态分析 117

5.4 商业化集成电路控制器 118

5.4.1 SG3524固定频率电压模式控制器 118

5.4.2 TL497变化频率电压模式控制器 121

5.4.3 UC3842固定频率电流模式PWM控制器 122

5.4.4 TinySwitch-Ⅱ系列小功率离线开关管 124

5.5 谐振变换器控制策略 125

5.5.1 谐振变换器离线控制器 127

习题 130

参考文献 131

第6章 开关变换器的动态分析 133

6.1 简介 133

6.2 连续时间线性模型 134

6.2.1 经典控制技术分析开关变换器 134

6.2.2 开关变换器小信号模型概述 148

6.2.3 经典控制技术中的负反馈 152

6.2.4 考虑输出电容ESR的Buck变换器的反馈补偿 159

6.2.5 无输出电容ESR的Buck变换器的反馈补偿 162

6.2.6 有外部扰动的电压调整器线性模型 163

6.2.7 输出阻抗和稳定性 164

6.2.8 开关变换器的状态空间表示 165

6.2.9 状态空间平均 167

6.2.10 开关变换器传递函数 187

6.2.11 全状态反馈 194

6.2.12 输入EMI滤波器 199

6.3 离散时间模型 206

6.3.1 介绍 206

6.3.2 连续时域和离散时域 206

6.3.3 连续时间状态空间模型 207

6.3.4 开关变换器离散时间模型 208

6.3.5 全状态反馈离散控制系统设计 210

6.3.6 电压模式控制 211

6.3.7 电流模式控制 212

习题 215

参考文献 217

第7章 交错并联变换器 219

7.1 简介 219

7.2 交错并联Buck变换器 219

7.2.1 状态空间平均模式 221

7.3 交错并联boost变换器 222

7.3.1 状态空间平均模式 222

7.4 基于电流模式工作的交错并联变换器 226

7.4.1 纹波的计算 227

7.4.2 变换器的数量 229

7.5 功率因数校正 229

习题 231

参考文献 232

第8章 开关电容变换器 233

8.1 简介 233

8.2 单向功率传输SCC 233

8.2.1 基本升压变换器 233

8.2.2 基本降压变换器 235

8.2.3 基本电压极性反向变换器 237

8.3 其他开关电容变换器拓扑 238

8.3.1 降压变换器 238

8.4 状态空间平均模型 240

8.4.1 升压变换器 241

8.4.2 n阶降压SCC 243

8.4.3 n阶升压SCC 243

8.5 双向功率传输SCC 245

8.5.1 升降压变换器 245

8.5.2 罗氏变换器 247

8.6 谐振变换器 252

8.6.1 零电流开关（ZCS） 252

8.7 开关电容功率变换器的损耗 255

习题 256

参考文献 256

第9章 开关变换器的仿真 258

9.1 简介 258

9.2 PSpice电路描述 258

9.3 采用“.CIR”文本输入文件的PSpice仿真 259

9.3.1 理想的开环Buck变换器 259

9.3.2 含理想开关的Buck变换器 263

9.4 采用电路图输入的PSpice仿真 268

9.4.1 Boost变换器 268

9.4.2 采用行为建模的PSpice仿真 270

9.4.3 ABM模块的使用实例 275

9.4.4 采用控制模块的PSpice仿真 277

9.4.5 采用元器件供应商模型的PSpice仿真 280

9.5 开关变换器的小信号分析 282

9.5.1 开环传递函数 284

9.5.2 输入阻抗 286

9.5.3 输出阻抗 286

9.5.4 小信号瞬态分析 286

9.5.5 测量环路增益 289

9.5.6 频率补偿 289

9.6 创建可用于PSpice仿真的Capture符号 297

9.7 解决收敛问题 298

9.7.1 直流分析的出错信息 298

9.7.2 瞬态分析的出错信息 298

9.7.3 解决收敛问题的方法 298

9.7.4 （直流）偏置点的收敛 299

9.7.5 检查电路拓扑和连接 299

9.7.6 瞬态收敛 300

9.8 使用MATLAB对开关变换器进行仿真 301

9.8.1 使用传递函数 301

9.8.2 使用矩阵 304

9.9 使用Simulink仿真开关变换器 306

9.9.1 用Simulink仿真传递函数的例子 306

9.9.2 用Simulink仿真状态空间矩阵的例子 307

习题 308

参考文献 309

第10章 开关变换器设计：案例学习 310

10.1 简介 310

10.2 电压型断续工作模式的Buck变换器设计 311

10.2.1 控制器设计 312

10.2.2 小信号模型 315

10.2.3 设计补偿网络和误差放大器 315

10.2.4 闭环Buck变换器 319

10.2.5 仿真结果 320

10.2.6 实验结果 322

10.3 电压型同步Buck变换器的数字控制 326

10.3.1 电路参数 327

10.3.2 闭环极点选择 327

10.3.3 离散时间模型 328

10.3.4 反馈增益 329

10.3.5 控制策略 330

10.3.6 用于PSpice仿真的模拟模型 331

10.3.7 仿真结果 332

10.3.8 与负载变化相关的闭环极点灵敏度 334

10.3.9 实验结果 334

10.4 电流型同步Buck变换器的数字控制 336

10.4.1 连续时间状态模型 336

10.4.2 推导离散时间模型 336

10.4.3 电流型控制不稳定的问题 337

10.4.4 跟踪调整器的扩展状态模型 337

10.4.5 反馈增益 338

10.4.6 控制策略 340

10.4.7 仿真结果 340

10.4.8 闭环极点对负载变化的敏感度 340

10.4.9 实验结果 342

10.4.10 DSP编程 343

10.5 基于UC3842的反激变换器设计 349

10.5.1 设计规格 350

10.5.2 断续导通模式 350

10.5.3 初步计算 351

10.5.4 开环仿真 352

10.5.5 电流环 353

10.5.6 电压环 353

10.5.7 小信号模型 356

10.5.8 频率补偿 357

10.5.9 电磁干扰（EMI）滤波器的设计 359

10.5.10 印制电路板（PCB）设计 360

10.5.11 实验结果 362

10.6 基于TopSwitch的反激变换器设计 363

10.6.1 设计规格 364

10.6.2 初步计算 364

10.6.3 实验结果 365

10.7 基于TinySwitch的反激变换器设计 366

10.7.1 实验结果 367

10.8 开关音频放大器 368

10.8.1 案例学习 371

参考文献 378