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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

2.1.1MOSFET9

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＊ m458

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