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目录1

第1章 绪论1

1.1 电源1

1.1.1 实验室电源1

1.1.2 交流电源2

1.1.3 蓄电池3

1.1.4 太阳能电池5

1.2 负载6

1.2.1 高速的要求6

1.2.2 低噪声要求8

1.2.3 再谈蓄电池9

1.2.4 电话机9

1.2.5 日光灯管10

1.2.6 其他变换器11

1.3 安全11

第2章 电路拓扑的实用选择15

2.1 引言：电路拓扑多达上百种15

2.2 一般性考虑15

2.2.1 升压或者降压15

2.2.3 多少组输出16

2.2.2 占空比的实际限制16

2.2.4 隔离17

2.2.5 EMI17

2.2.6 选用双极型晶体管还是MOSFET17

2.2.7 连续和断续18

2.2.8 同步整流18

2.2.9 电压模式控制和电流模式控制19

2.2.10 结论20

2.3 buck变换器20

2.3.1 限制20

2.3.2 门极驱动困难21

2.4 反激式变换器23

2.4.1 两种形式23

2.4.2 与升压电路名字的混淆24

2.4.3 连续和断续24

2.4.4 电容的限制24

2.4.5 输出功率限制25

2.4.6 输出绕组的限制25

2.5 buck-boost变换器26

2.6.1 最小负载27

2.6 正激式变换器27

2.6.3 总结28

2.7 推挽变换器28

2.6.2 漏感28

2.7.1 电压型29

2.7.2 电流型29

2.7.3 变压器的利用率30

2.8 谐振变换器和软开关变换器30

2.8.2 为什么不选用谐振变换器31

2.8.3 为什么要选用软开关变换器31

2.8.1 谐振变换器和软开关变换器的区别31

2.9 复合变换器32

参考文献33

第3章 元器件的实用选择35

3.1 引言35

3.2 电阻35

3.2.1 阻值35

3.2.2 电阻的类型36

3.2.3 容差36

3.2.7 额定功率37

3.2.6 温度系数37

3.2.5 最大电压37

3.2.4 选择比率37

3.2.8 无感线绕电阻40

3.2.9 分流器40

3.2.10 布线电阻40

3.3 电容器及其用法41

3.3.1 电容器的种类41

3.3.2 标准值41

3.3.4 ESR和功率损耗42

3.3.3 容差42

3.3.5 老化43

3.3.6 dV/dt43

3.3.7 电容的串联43

3.4 肖特基二极管44

3.5 整流二极管44

3.5.1 反向恢复45

3.5.2 越快越好吗45

3.6.4 发射极-基极之间的齐纳击穿——这是否是坏事46

3.6.2 放大倍数可以用多大46

3.6.3 不要忽略集电极漏电流46

3.6.1 脉冲电流46

3.6 晶体管：BJT46

3.6.5 快速关断47

3.7 晶体管：MOSFET47

3.7.1 不要混淆JFET和MOSFET47

3.7.2 P沟道和N沟道48

3.7.3 双向导通48

3.7.4 计算损耗：导通损耗48

3.7.7 需要门极电阻49

3.7.6 计算损耗：开关损耗49

3.7.5 计算损耗：门极充电损耗49

3.7.8 最大门极电压50

3.8 运算放大器50

3.8.1 失调：输入失调电压50

3.8.2 失调：输入失调电流51

3.8.3 失调：输入偏置电流51

3.8.4 失调控制51

3.8.5 大电阻的限制52

3.8.6 增益带宽53

3.9.1 磁滞效应54

3.9 比较器54

3.8.7 相移54

3.8.8 电压上升率54

3.9.2 输出饱和电压55

参考文献56

第4章 仪器的实用指导57

4.1 引言57

4.2 计算器和计算方法57

4.2.1 有效数字位数57

4.2.4 另外一个需要避免的问题58

4.2.3 一个密切相关的问题58

4.2.2 是否在乎58

4.3 数字万用表和其他仪表59

4.3.1 精度和准确度59

4.3.2 平均59

4.3.3 数字万用表如何滤波59

4.3.4 测量有效值和数字万用表的带宽60

4.3.5 测量效率：交叉校正60

4.3.6 怎样放置探针61

4.3.8 用分流器测量大于10A的电流62

4.3.9 怎样用数字万用表测量MOSFET62

4.3.7 测量低阻值的电阻62

4.4 电子负载63

4.4.1 为什么稳定的变换器会出现振荡63

4.4.2 最小输入电压63

4.5 示波器63

4.6 网络分析仪64

4.7 奈奎斯特图67

5.1.2 安培定律69

5.1.1 引言69

5.1 磁的基础知识69

第5章 磁性元件的实用设计69

5.1.3 法拉第定律70

5.1.4 关于电感71

5.1.5 混乱的单位71

5.1.6 神秘的词：三个“R”72

5.2 理想变压器73

5.3 实际变压器76

5.3.1 磁芯材料78

5.3.2 饱和78

5.3.3 磁芯的其他局限79

5.3.4 优化设计80

5.4.1 选择磁芯81

5.4.2 第一次尝试81

5.4 直流电感的实际设计81

5.4.3 第二次尝试86

5.4.4 选择导线87

5.4.5 电阻的计算89

5.4.6 功率损耗89

5.4.7 和温度有关91

5.5 反激式变压器的设计实例92

5.5.1 反激式变压器的主要方程92

5.4.8 结论92

5.5.2 磁芯材料类型的选择93

5.5.3 磁芯的选择94

5.5.4 磁芯材料的选择96

5.5.5 气隙的选择98

5.5.6 磁芯损耗101

5.5.7 怎么运用磁性材料性能图表101

5.5.8 降低开关频率可否降低磁芯损耗103

5.5.9 绕组损耗104

5.5.10 是否要考虑趋肤效应105

5.5.11 铜耗与变压器总损耗106

5.5.12 磁感应强度有两个公式吗107

5.6.1 匝数比＝1∶1108

5.6 正激式变换器的设计实例108

5.6.2 匝数比＝2∶1109

5.6.3 匝数比＝3∶1109

5.6.4 匝数比＝4∶1109

5.7 电流互感器的设计实例110

5.8 可批量生产的磁性元件设计技术112

5.8.1 导线的粗细112

5.8.4 胶带与导线的绝缘113

5.8.2 导线粗细比率113

5.8.3 环形磁芯绕线的限制113

5.8.5 分层114

5.8.6 绕组的数目114

5.8.7 密封114

5.8.8 技术规格书115

5.9 结论115

参考文献116

6.2.1 对数和分贝117

6.2 复习117

6.1 引言117

第6章 实用反馈设计117

6.2.2 复数118

6.2.3 复函数119

6.2.4 什么是函数变换120

6.2.5 两种函数变换120

6.2.6 两种变换有什么区别120

6.2.7 电容C和电感L的变换121

6.3 传递函数121

6.3.1 什么是传递函数以及什么时候使用传递函数121

6.3.2 传递函数的合成法则122

6.3.3 非线性系统没有（有用的）函数变换124

6.4 基本的控制理论124

6.4.1 波特图125

6.4.2 稳定的要求126

6.4.3 需要多少相位裕度系统才能稳定129

6.4.4 增益裕度129

6.4.5 关于条件稳定129

6.4.6 小信号和大信号稳定130

6.5 如何让电压型buck变换器稳定131

6.5.1 如何测量开环响应132

6.5.2 威纳波尔的K-因子环路补偿法134

6.5.3 实际需要考虑的问题137

6.5.4 其他方面的评价138

6.5.5 如何测量闭环响应138

6.5.6 测量：变压器法139

6.5.7 测量：信号迭加140

6.5.8 变换器的闭环141

6.5.9 不要用错误的方法测量环路142

6.5.10 测量开环的更好方法142

6.5.11 误差放大器同相端没有引出脚时的处理方法144

6.6.2 电流模式控制的局限性145

6.6 电流模式控制145

6.6.1 原理145

6.6.3 斜坡补偿146

6.6.4 如何补偿电流模式控制器147

6.6.5 电流环能否测量147

6.6.6 平均电流模式控制148

6.7 无最小相位系统148

6.8 系统稳定的一些概念151

6.8.1 输入和输出阻抗151

6.8.2 变换器的输出阻抗153

6.8.3 两个稳定的变换器可以组成一个不稳定系统154

6.8.4 不稳定系统实例155

6.9 关于仿真的一些想法156

参考文献157

第7章 实用控制和监控电路设计159

7.1 控制电路159

7.1.1 启动159

7.1.2 软启动161

7.1.3 时序161

7.1.4 反馈162

7.1.5 限流163

7.1.6 开关频率164

7.1.7 同步164

7.2 监控电路166

7.2.1 如何监控电压166

7.2.2 电压基准166

7.2.3 在没有负电源供电时如何监控一个负电压167

7.2.4 为何需要采用滞环比较器167

7.2.5 电阻与分流器168

7.2.6 差分放大器168

7.2.8 故障应为低电平170

7.2.7 补偿分流器的电感170

7.2.9 驱动红色LED171

第8章 实用效率和热管理173

8.1 效率173

8.1.1 定义173

8.1.2 效率的重要性173

8.1.3 模块173

8.1.4 90％的效率已经相当出色174

8.1.5 计算实例1174

8.1.6 计算实例2181

8.1.7 提高效率182

8.2.1 元件寿命与温度183

8.2 热管理183

8.2.2 模块184

8.2.3 美国军标MIL-HDBK-217184

8.2.4 MIL-HDBK-217标准：举例184

8.2.5 MIL-HDBK-217标准：讨论187

8.2.6 温度计算187

8.2.7 散热器等188

8.2.8 有限元分析189

参考文献190

9.1.1 辐射和传导191

第9章 实用EMI控制方法191

9.1 概述191

9.1.2 辐射噪声的处理办法192

9.1.3 外壳材料193

9.1.4 共模和差模193

9.1.5 地线和大地193

9.1.6 军用和商用测试方法194

9.2 如何从差模中分离共模194

9.3.1 开关波形196

9.3.2 电容耦合196

9.3 噪声来源196

9.4 布板197

9.4.1 信号地和功率地198

9.4.2 大电流驱动电路接地，独立地线200

9.4.3 器件只有输入信号，没有信号地线的情况200

9.4.4 电流互感器的位置201

9.4.5 反馈信号线202

9.4.6 布板提示202

9.5.3 商用与军用203

9.5.2 差模滤波203

9.5.1 基本知识203

9.5 低频滤波203

9.5.4 参数选取204

9.5.5 共模滤波204

9.5.6 参数选取205

9.5.7 电感、电容及其缺点205

9.5.8 MOV（压敏电阻）存在电容206

9.5.9 单个元件的价格获得两个元件的效果206

9.5.10 不可能获得100dB的衰减206

9.6.2 旁路电容207

9.6 高频滤波207

9.6.1 何处使用磁珠207

9.7 其他相关主题208

9.7.1 噪声估算208

9.7.2 最优滤波208

9.8 最优军用EMI滤波器设计209

9.9 EMI滤波与变换器稳定性211

参考文献212

10.1.2 如何进行WCA213

10.1.1 最差情况分析的目的213

10.1 概述213

第10章 实用最差情况分析方法213

10.1.3 应力分析的目的214

10.1.4 有效值与最差情况214

10.1.5 数学方法与仿真215

10.1.6 蒙特卡罗分析或灵敏度分析215

10.2 举例216

10.2.1 电路216

10.2.2 需要分析的特性216

10.2.3 表格评估方法217

10.2.4 WCA：比较器动作电平219

10.2.5 WCA：双极型晶体管正常情况关断221

10.2.6 WCA：PWM芯片关断时间222

10.2.7 应力分析223

10.2.8 结论224

10.3 结束语224

附录A 本书中采用的符号和缩写列表225

附录B 最差情况分析使用的数据手册227

附录C 电气图形符号对照表243

索引245