开关电源的原理与设计开关电源的原理与设计( (修订版修订版) )张占松目录张占松目录目录第 1 篇 PWM 开关变换器的基本原理第 1 章 开关变换器概论1.1 什么是开关变换器和开关电源1.2 DC-变换器的基本手段和分类1.3 DC-DC 变换器主回路使用的元件及其特性1.3.1 开关1.3.2 电感1.3.3 电容1.4 DC-DC 变换器发展历程、现状和趋势1.4.1 开关电源技术发展的历程1.4.2 20 世纪推动开关电源发展的主要技术1.4.3 开关电源技术发展方向1.4.4 大电容技术第 2 章 基本的 PWM 变换器主电路拓扑2.1 Buck 变换器2.1.1 线路组成2.1.2 工作原理2.1.3 电路各点的波形2.1.4 主要概念与关系式2.1.5 稳态特性的分析2.2 Boost 变换器2.2.1 线路组成2.2.2 工作原理2.2.3 电路各点的波形2.2.4 主要概念与关系式2.2.5 稳态特性的分析2.2.6 纹波电压的分析及减少方法2.3 Buck-Boost 变换器2.3.1 线路组成2.3.2 工作原理2.3.3 电路各点的波形2.3.4 主要概念与关系式2.3.5 优缺点2.4 Cuk 变换器2.4.1 线路组成2.4.2 工作原理2.4.3 电路各点的波形2.4.4 主要概念与关系式2.5 四种基本型变换器的比较2.6 四种基本型三电平变换器2.6.1 Buck 三电平变换器电路与工作原理2.6.2 Buck 三电平变换器输出电压与输出电流的关系2.6.3 滤波器设计2.6.4 Boost、Buck-Boost CDD(-5/5DD)uk 三电平变换器第 3 章 带变压隔离器的 DC-DC 变换器拓扑3.1 变压隔离器的理想结构3.2 单端变压隔离器的磁复位技术3.3 自激推挽式变换器的工作原理3.4 能量双向流动的 DC-DC 变压隔离器3.5 隔离式三电平变换器3.5.1 正激变换器 3L 线路3.5.2 半桥、全桥变换器 3L 线路第 4 章 变换器中的功率开关元件及其驱动电路4.1 双极型晶体管4.1.1 晶体管的开关过程4.1.2 开关时间的物理意义及减小的方法4.1.3 抗饱和技术4.2 双极型晶体管的基极驱动电路4.2.1 一般基极驱动电路4.2.2 高压双极型晶体管基极驱动电路4.2.3 比例基极驱动电路4.3 功率场效应管4.3.1 功率场效应管的主要参数4.3.2 功率场效应管的静态特性4.3.3 MOSFET 的体内二极管4.4 功率场效应管的驱动问题4.4.1 一般要求4.4.2 MOSFET 的驱动电路4.5 绝缘栅双极晶体管4.5.1 IGBT 结构与工作原理4.5.2 IGBT 的静态工作特性4.5.3 IGBT 的动态特性4.5.4 IGBT 的栅极驱动及其方法4.6 开关元件的安全工作区及其保护4.6.1 双极型晶体管二次击穿原因及对 SOA 的影响4.6.2 安全工作区(SOA)4.6.3 保护环节RC 缓冲器第 5 章 磁性元件的特性与计算5.1 概述5.1.1 在开关电源中磁性元件的作用5.1.2 掌握磁性元件对设计的重要意义5.1.3 磁性材料基本特性的描述5.1.4 磁心型号对照表5.2 磁性材料及铁氧体磁性材料5.2.1 磁心磁性能5.2.2 磁心结构5.3 高频变压器设计方法5.3.1 变压器设计方法之一面积乘积(AP)法5.3.2 变压器设计方法之二几何参数(KG)法5.4 电感器设计方法5.4.1 电感器设计方法之一面积乘积(AP)法5.4.2 电感器设计方法之二几何参数(KG)法5.4.3 无直流偏压的电感器设计5.5 抑制尖波线圈与差模、 共模扼流线圈5.5.1 抑制尖波的电磁线圈5.5.2 差模与共模扼流线圈5.5.3 使用对绞线时干扰的抑制5.5.4 使用电缆线时干扰的抑制5.6 非晶、 超微晶(纳米晶)合金软磁材料特性及应用5.6.1 非晶合金软磁材料的特性5.6.2 超微晶合金软磁材料的特性5.6.3 非晶、 超微晶合金软磁材料的应用第 6 章 开关电源占空比控制芯片及集成开关变换器的原理与应用6.1 开关电源系统的隔离技术6.2 开关电源 PWM 控制芯片及智能功率开关6.2.1 1524/2524/3524 芯片简介6.2.2 芯片的工作过程6.3 适用于功率场效应管控制的 IC 芯片6.3.1 1525A 与 1524 的差别6.3.2 1525A/1527A 的应用6.4 电流控制型脉宽调制器6.4.1 UC1846/UC1847 工作原理及方框图6.4.2 1842/2842/3842 8 脚脉宽调制器6.5 智能功率开关及其应用6.5.1 概述6.5.2 工作原理6.6 便携式设备中电源使用的集成块6.6.1 简介6.6.2 MAX863 芯片的应用6.6.3 MAX624 芯片的应用及设计方法第 7 章 功率整流管7.1 功率整流二极管7.1.1 功率整流二极管模型7.1.2 功率二极管的主要参数7.1.3 几种快速开关二极管7.2 同步整流技术7.2.1 概述7.2.2 同步整流技术的基本原理7.2.3 同步整流驱动方式7.2.4 同步整流电路7.2.5 SR-Buck 变换器7.2.6 SR-正激变换器7.2.7 SR-反激变换器第 8 章 有源功率因数校正器8.1 AC-电路的输入电流谐波分量8.1.1 谐波电流对电网的危害8.1.2 A-DC 变流电路输入端功率因数8.1.3 对 AC-DC 电路输入端谐波电流限制8.1.4 提高 AC-电路输入端功率因数和减小输入电流谐波的主要方法8.2 功率因数和 THD8.2.1 功率因数的定义8.2.2 AC-电路输入功率因数与谐波的关系8.3 Boost 功率因数校正器(PFC)的工作原理8.3.1 功率因数校正的基本原理8.3.2 Boost 有源功率因数校正器(APFC)的主要优缺点8.4 APFC 的控制方法8.4.1 常用的三种控制方法8.4.2 电流峰值控制法8.4.3 电流滞环控制法8.4.4 平均电流控制法8.4.5 PFC 集成控制电路 UC3854A/B 简介8.5 反激式功率因数校正器8.5.1 DCM 反激功率因数校正电路的原理8.5.2 等效输入电阻 Re8.5.3 平均输出电流和输出功率8.5.4 DCM 反激变换器等效电路平均模型第 9 章 开关电源并联系统的均流技术9.1 概述9.2 开关电源并联系统常用的均流方法9.2.1 输出阻抗法9.2.2 主从设置法9.2.3 按平均电流值自动均流法9.2.4 最大电流法自动均流9.2.5 热应力自动均流法9.2.6 外加均流控制器均流法第 10 章 开关电源的小信号分析及闭环稳定和校正10.1 概述10.2 电感电流连续时的状态空间平均法10.3 电流连续时的平均等效电路标准化模型10.4 电流不连续时标准化模型10.5 复杂变换器的模型10.6 用小信号法分析有输入滤波器时开关电源的稳定问题10.7 开关电源控制原理及稳定问题10.7.1 闭环及开环控制10.7.2 开关电源结构框图10.8 稳定判别式波德图绘制10.8.1 常见环节的幅频特性和相频特性10.8.2 快速绘制开环对数特性曲线的方法10.8.3 用开环特性分析系统的动态性能10.9 实测波德图的方法及相关设备10.9.1 开环系统直接注入法10.9.2 闭环回路直接注入法10.10 测定波德图，确定误差放大器的参数10.10.1 TL431 相关测定技术10.10.2 提高稳定性的设计方法10.10.3 参数变化影响趋势的分析第 2 篇 PWM 开关变换器的设计与制作KH1D第 11 章 反激变换器的设计11.1 概述11.1.1 电磁能量储存与转换11.1.2 工作方式的进一步说明11.1.3 变压器的储能能力11.1.4 反激变换器的同步整流11.2 反激式变换器的设计方法举例11.2.1 电源主回路11.2.2 变压器设计11.2.3 设计 112W 反激变压器11.2.4 设计中的几个问题11.2.5 计算变压器的另一种方法11.3 反激变换器的缓冲器设计11.3.1 反激变换器的开关应力11.3.2 跟踪集电极电压钳位环节11.3.3 缓冲器环节工作波形11.3.4 缓冲器参数的确定11.3.5 低损耗缓冲器11.4 双晶体管的反激变换器11.4.1 概述11.4.2 工作原理11.4.3 工作特点11.4.4 缓冲器11.4.5 工作频率11.4.6 驱动电路11.4.7 变压器设计注意漏电感和匝数第 12 章 单端正激变换器的设计12.1 概述12.2 工作原理12.2.1 电感的最小值与最大值12.2.2 多路输出12.2.3 能量再生线圈 P2 的工作原理12.2.4 单端正激变换器同步整流12.2.5 正激变换器的优缺点12.3 变压器设计方法12.3.1 方法一12.3.2 方法二第 13 章 双晶体管正激变换器的设计13.1 概述13.1.1 线路组成13.1.2 工作原理13.1.3 电容 C 的作用13.2 双晶体管正激变换器变压器设计13.3 正激变换器的闭环控制及参数计算13.3.1 UPC 1099 的极限使用值和主要电性能13.3.2 UPC 1099 的应用第 14 章 半桥变换器的设计14.1 半桥变换器的工作原理14.2 偏磁现象及其防止方法14.2.1 偏磁的可能性14.2.2 串联耦合电容改善偏磁性能14.2.3 串联耦合电容的选择14.2.4 阶梯式趋向饱和的可能性及其防止14.2.5 直通的可能性及其防止14.3 软启动及双倍磁通效应14.3.1 双倍磁通效应14.3.2 软启动线路14.4 变压器设计14.5 控制电路第 15 章 桥式变换器的设计15.1 概述15.2 工作原理15.2.1 概述15.2.2 工作过程15.2.3 缓冲器的组成及作用15.2.4 瞬变时的双倍磁通效应15.3 变压器设计方法15.3.1 设计步骤及举例15.3.2 几个问题第 16 章 双驱动变压器推挽变换器的设计16.1 概述16.1.1 线路结构16.1.2 工作原理16.1.3 各点波形16.2 开关功率管的缓冲环节16.3 推挽变换器中变压器的设计第 17 章 H7C1 为材质 PQ 磁心高频变压器的设计17.1 损耗及设计原则简介17.1.1 设计原则17.1.2 满足设计原则的条件17.2 表格曲线化的设计方法17.2.1 表 17.1 的形成与说明17.2.2 扩大表 17.1 的使用范围第 18 章 电子镇流器的设计18.1 概述18.1.1 荧光灯18.1.2 荧光灯的结构及伏安特性18.1.3 高频电子镇流器的基本结构18.2 半桥串联谐振式电子镇流器18.3 带有源、无源功率因数电路的电子镇流器18.3.1 有源功率因数校正电子镇流器18.3.2 无源功率因数校正电子镇流器第 19 章 开关电源设计与制作的常见问题19.1 干扰与绝缘19.1.1 干扰问题及标准19.1.2 隔离与绝缘19.2 效率与功率因数19.2.1 高效率与高功率密度19.2.2 高功率因数19.3 智能化与高可靠性19.4 高频电流效应与扁平变压器设计19.4.1 趋肤效应和邻近效应的产生19.4.2 扁平变压器的设计第 3 篇 软开关-PWM 变换器第 20 章 软开关功率变换技术20.1 硬开关技术与开关损耗20.2 高频化与软开关技术20.3 零电流开关和零电压开关20.4 谐振变换器20.5 准谐振变换器20.6 多谐振变换器概述第 21 章 ZCS-PWM 和 ZVS-PWM 变换技术21.1 CS-PWM 变换器21.1.1 工作原理21.1.2 运行模式分析21.1.3 分析21.1.4 ZCS-PWM 变换器的优缺点21.2 ZVS-PWM 变换器21.2.1 工作原理21.2.2 运行模式分