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| 內容簡介： |
本书为普通高等教育“‘十三五’国家重点出版物出版规划项目”，系统论述了开关电源的基本原理、基本方法、基本建模技术与仿真技术等。主要内容包括：开关变换器、功率开关器件的应用基础、基本的开关变换电路、隔离变换器、开关变换器的低频小信号模型、直流变换器控制器设计、Psim仿真技术、磁性器件设计、PFC电路及其EMC。
全书贯彻“学以致用”“用电学基础理论与先进技术提升我国电源产业竞争力”的治学理念，采用了深入浅出、由简到繁、循序渐进的方法，介绍的理论体系较为完善，能够引导学生及工程技术人员系统地学习开关电源的相关知识。
本书可作为高等工科院校自动化专业、电子信息工程专业、电气工程及其自动化专业以及其他相关专业的本科生、研究生教材，也可作为以电力电子技术为基础的工程技术人员和研究人员的参考书和工具书。
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| 目錄：
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序
前言
第1章开关变换器1
1.1简介1
1.2开关电源基本工作原理2
1.2.1线性电源基本工作原理2
1.2.2引入开关思想的钨丝灯开关调光
电路4
1.2.3开关变换器的原理模型5
1.3开关电源的原理模型5
1.4PWM的基本工作原理与常用控制
芯片7
1.4.1PWM的基本工作原理7
1.4.2UC3842/3A的内部结构7
1.4.3UC3842/3A的峰值电流工作原理9
1.4.4双端输出控制芯片SG352510
1.4.5谐振模式电源控制芯片UC386113
习题16
第2章功率开关器件的应用基础17
2.1功率二极管17
2.1.1功率二极管的工作原理17
2.1.2反向恢复特性18
2.1.3电路运行条件对功率二极管的
影响19
2.2Si功率场效应晶体管（Power
MOSFET）20
2.2.1结构与工作原理20
2.2.2功率场效应晶体管的静态特性21
2.2.3电路运行条件对Ron的影响22
2.2.4电路运行条件对安全工作区的
影响23
2.2.5结温对电流转移特性的影响24
2.3Si功率场效应晶体管的驱动技术25
2.3.1驱动电路的基础知识25
2.3.2驱动电路的要求26
2.3.3低压模块电源的驱动电路设计27
2.3.4变压器隔离的典型驱动电路28
2.3.5集成驱动电路IR211X28
2.3.6DSP控制的空间隔离驱动芯片31
2.3.7DSP驱动电路空间布局的理想
模型33
2.4SiC 材料及功率二极管34
2.4.1第三代功率半导体材料的物理
特性34
2.4.2SiC 功率二极管35
2.5SiC功率场效应晶体管37
2.5.1SiC 功率场效应晶体管的结构与
特征37
2.5.2SiCMOSFET转移特性38
2.5.3SiCMOSFET输出特性39
2.5.4SiCMOSFET驱动电路应考虑的
问题41
2.6氮化镓（GaN）晶体管41
2.6.1二维电子气（2DEG）的导电
原理42
2.6.2GaN EHEMT的结构与工作
原理42
2.6.3GaN EHEMT的主要参数44
2.6.4GaN EHEMT与SiCMOSFET的
比较45
习题46
第3章基本的开关变换电路47
3.1简介47
3.2Buck变换器47
3.2.1Buck变换器的降阶分析法48
3.2.2输出电压波形50
3.2.3断续模式51
3.3Boost变换器53
3.3.1开关变换器的时序波形分析53
3.3.2Boost变换器的原理54
3.4BuckBoost变换器55
3.4.1BuckBoost变换器的原理55
3.4.2开关变换器的直流变压器模型57
3.5双电感变换器59
3.5.1Cuk变换器59
3.5.2Sepic变换器61
3.5.3Zeta变换器63
习题64
第4章隔离变换器66
4.1开关电源简介66
4.2隔离变压器基础知识67
4.2.1高频变压器的模型67
4.2.2铁心带有气隙变压器的模型68
4.3正激变换器69
4.3.1单管正激变换器69
4.3.2双管正激变换器72
4.3.3同步整流技术73
4.4反激变换器76
4.4.1单管反激变换器76
4.4.2有源钳位反激变换器78
4.5推挽变换器81
4.6全桥变换器82
4.6.1基本全桥变换器82
4.6.2全桥变换器的移相控制84
4.7半桥变换器85
4.7.1基本半桥变换器85
4.7.2LLC谐振变换器86
习题89
目录开关电源技术第5章开关变换器的低频小信号
模型90
5.1开关电源的闭环控制概述90
5.2状态空间平均法91
5.2.1平均状态方程92
5.2.2平均状态方程的稳态解94
5.3开关网络的平均模型95
5.3.1Buck变换器的受控源模型95
5.3.2Buck变换器的低频交流小信号
模型96
5.4CCM型变换器的传递函数98
5.4.1Buck类变换器的传递函数98
5.4.2基本变换器的传递函数100
5.4.3调制器的传递函数102
5.5DCM型变换器的传递函数102
5.5.1BuckBoost变换器的DCM平均
模型102
5.5.2BuckBoost变换器的DCM小信号
模型104
5.5.3DCM型变换器的标准传递
函数105
习题106
第6章直流变换器控制器设计107
6.1控制对象的基础知识107
6.1.1伯德图107
6.1.2单极点控制对象107
6.1.3双极点控制对象110
6.1.4脉冲宽度调制器的模型114
6.2开关调节系统的基础知识115
6.2.1闭环反馈系统115
6.2.2反馈系统的相对稳定性116
6.2.3理想开环传递函数的幅频特性116
6.2.4开关调节系统的通用模型117
6.2.5常用控制器简介119
6.3CCM型Buck变换器的电压控制器
设计119
6.3.1频域设计的主要思想119
6.3.2忽略ESR的Buck变换器的闭环
设计120
6.3.3考虑输出电容ESR影响的CCM型
Buck变换器的闭环设计125
6.4单极点控制对象的电压控制器设计129
6.4.1电压控制器设计的基本步骤129
6.4.2闭环反激变换器的控制设计131
习题134
第7章Psim仿真技术135
7.1Psim的基本情况135
7.1.1Psim整体简介135
7.1.2Psim入门知识136
7.1.3Psim小结138
7.2开关变换器的瞬态仿真技术138
7.2.1Buck 变换器开关过程仿真138
7.2.2启动过程的冲击现象140
7.2.3Flyback变换器的仿真实例141
7.3开关电源平均模型仿真技术142
7.3.1Buck变换器的平均模型143
7.3.2正激变换器的平均模型145
7.3.3变压器模型147
7.3.4Flyback变换器的平均模型147
7.4数字控制的仿真技术149
7.4.1连续时域系统的仿真技术149
7.4.2大功率复杂开关电源系统简介151
7.4.3两种典型离散化方法152
7.4.4离散时域系统的仿真技术153
7.5采样调理电路155
7.5.1A/D的频谱混叠现象155
7.5.2采样调理电路的理想模型157
7.6开关变换器数值建模159
7.6.1仿真数值建模方法159
7.6.2开关电源环路增益的仿真方法163
7.7控制器的智能设计166
7.7.1选择控制对象166
7.7.2确定采样网络167
7.7.3选择控制器的类型169
7.7.4设计穿越频率和相位裕度171
7.7.5系统优化与验证173
习题175
第8章磁性器件设计176
8.1磁性器件的基础知识176
8.1.1铁心的磁特性及其工作状态176
8.1.2磁性材料常用的磁性能参数178
8.1.3功率变换器中常用铁心材料的
性能及选用179
8.2功率变压器的设计183
8.2.1功率变压器设计中应考虑的一般
问题183
8.2.2全桥式变换器中变压器的设计187
8.2.3单端正激式变换器中变压器的
设计190
8.3功率电感的设计192
8.3.1输出滤波电感的设计193
8.3.2单端反激式变换器中变压器的
设计194
8.3.3使用环形粉心类铁心设计电感197
8.4小结200
习题200
第9章PFC电路及其EMC202
9.1PFC电路概述202
9.1.1整流电路的理想模型202
9.1.2传统整流电路存在的问题204
9.1.3IEC 6100032D类谐波标准204
9.2有源PFC电路205
9.2.1有源PFC电路的拓扑结构205
9.2.2APFC电路的工作原理205
9.2.3APFC电路的控制原理207
9.3典型CCMAPFC电路209
9.3.1UC3854控制APFC电路的工作
原理209
9.3.2平均电流控制的环路设计212
9.3.3APFC电路电压环设计215
9.4临界模式的APFC电路217
9.4.1L6561介绍217
9.4.2临界模式BoostPFC的工作
原理219
9.5开关变换器的EMC技术及降噪声
处理方法220
9.5.1EMC简介221
9.5.2常用EMC技术221
9.5.3开关变换器的降噪声处理223
习题225
附录227
附录A功率锰锌铁氧体材料牌号
对应表227
附录B高导锰锌铁氧体材料牌号
对应表229
附录C镍锌铁氧体材料牌号对应表230
参考文献232
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| 內容試閱：
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飞速发展的电子技术改变了世界。电子技术大致可划分为信息电子技术和电力电子技术（国外也称之为功率电子技术）。电力电子技术起源于20世纪50年代晶闸管的发明，到20世纪70年代达到了规模化发展，在20世纪90年代基本奠定了学科的基础理论，随后进入大规模应用与发展阶段。电力电子技术是一门关于电能变换与控制的学科，目前的主要应用领域有电力拖动、开关电源和电力系统的电力电子化。
电源被誉为电子设备的“心脏”，历来备受关注。电源技术是电类专业学生的基础知识。计算机与航空航天技术的发展，对电源提出了高效率、小体积和轻量化等要求，使人们的研究开发由模拟电源技术转向数字电源技术，即形成了开关电源技术。自20世纪80年代以来，开关电源是电力电子研究领域的重要内容之一，并已取得了许多成果，在理论方面基本接近完整，在工程实际应用方面也基本成熟，具备了进入高等工科院校课堂的基本条件。
在本书的编写过程中，编者力图贯彻“学以致用”“用电学基础理论与先进技术提升我国电源产业竞争力”的治学理念。在此理念指导下，凡能用基本电学理论诠释的知识，编者尽量用电路、电子学、信号系统和经典控制论等基础理论解释，以培养学生和工程技术人员用基础理论解决复杂工程问题的能力。开关电源是一个完整的电力电子系统，可分为功率变换部分和控制部分，在大部分相关书籍中往往注重功率变换的论述，忽略控制部分的讲解。主要原因在于功率变换器是一个强非线性系统，建模比较困难，本书结合编者多年来对功率变换器建模与控制的研究成果，力图用通俗的语言和基本的电学理论介绍开关电源建模与控制的基础知识。在介绍功率变换时，本书力图避免“重稳态略瞬态”讲述开关变换过程的不足，侧重补充介绍开关过程的瞬态分析，使读者较为全面地理解高频开关过程这个物理现象。后，开关电源的仿真技术已经到了接近实用的程度，成为电源工程师的基本技能，因此以本书引导学生使用开关电源的仿真技术达成更好的成果也是编者的期望。
基于上述编写意图，本书系统论述了开关电源技术的基本原理、基本方法、基本建模技术和仿真技术等，全书共分为9章。第1章为开关变换器，主要介绍PWM和开关电源的基本工作原理、线性电源和开关电源的主要区别。第2章为功率开关器件的应用基础，包括高频功率器件的电气特性、驱动技术和第三代功率半导体器件的发展与应用，并补充介绍了开关过程的瞬态分析。第3章为基本的开关变换电路，严格地讲，Buck和Boost变换器是开关变换器的两种基本拓扑结构，而其余变换器则是这两种基本变换器的组合，因此该章主要介绍这两种基本变换器。第4章为隔离变换器，主要讨论正激、反激、推挽、半桥、全桥和谐振变换器等常见的隔离变换器的拓扑结构。第5章为开关变换器的低频小信号模型，由于开关变换器是一个强非线性闭环控制系统，通常不能直接用传输函数描述其动态特性，也无法使用经典控制理论研究其稳定性，因此该章主要介绍开关变换器的低频交流小信号建模。第6章为直流变换器控制器设计，由于简单的负反馈不能保证系统的稳定性及相位裕量，必须在反馈环路中插入一个控制器，因此该章主要介绍的就是开关电源控制器的设计方法。第7章为Psim仿真技术，主要介绍基于Psim平台开发的开关电源仿真技术，它较好地解决了开关电源仿真与环路设计等难题。第8章为磁性器件设计，作为开关变换器的重要组成部分，磁性器件是影响开关变换器体积、质量和成本的重要因素，同时由于其设计方法和制作工艺也比较复杂，也是开关变换器设计的难点和核心之一，该章主要介绍开关变换器中磁性器件的基础知识及常见磁性器件的设计方法。第9章为PFC电路及其EMC，主要介绍PFC电路及其紧密相关的EMC技术。
本书内容丰富、新颖，力图反映近年来国内外学术界、技术界、工程界在这个研究领域里取得的进展和主要研究成果。作为一本教材，编者力图兼顾其基础性和系统性。
参加本书编写工作的人员有：张卫平、张晓强、毛鹏、张懋、刘元超。张卫平负责制定本书的目录和编写大纲，并负责全书的统稿，张晓强和毛鹏主要负责全书的整理工作。本书第1、2、4章由张晓强编写，第3、6章由毛鹏编写；第5章由张卫平编写；第7章由张懋编写；第8、9章由刘元超编写。
在本书的策划和编写过程中，北方工业大学教务处和信息学院、机械工业出版社等单位给予了大力支持和帮助，在此致以衷心的感谢。
在本书末尾列出了参考文献以供查阅，在此对这些文献的作者表示感谢。
由于开关电源技术的发展十分迅猛，该研究领域里已取得的许多成果无法仅在一本书中囊括，因此难免挂一漏万，另外由于编者的水平有限，书中难免有不妥之处，恳请广大读者批评指正。
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