《電源系列：開關電源原理、設計及實例》在介紹開關電源基本原理的基礎上，依次闡述了開關電源一次側、二次側電路的設計，分析了幾種典型開關電源電路的設計實例，并結合全國大學生電子設計競賽中的電源設計題目給出了設計方案、完整電路圖、測試過程及詳細數(shù)據(jù)和波形。本書所講內(nèi)容可幫助讀者快速、全面、系統(tǒng)地掌握開關電源的設計與制作知識。《電源系列：開關電源原理、設計及實例》的特點是由淺入深，易讀易懂，開關電源的拓撲結構，開關電源的控制電路，開關電源的輔助電路，電路板的布局、布線方法，高頻變壓器的制作等內(nèi)容的闡述系統(tǒng)、深入。
《電源系列：開關電源原理、設計及實例》既可以作為從事開關電源設計、研制的工程師的參考資料，也可以作為學習、研究開關電源的高等學校師生的教材。
開關電源具有效率高、功耗低、體積小、質(zhì)量輕等顯著優(yōu)點，其電源效率可達80％以上，比傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源提高近一倍。開關電源的應用領域十分廣泛，不僅包括儀器儀表、測控系統(tǒng)和計算機內(nèi)部的供電系統(tǒng)，還適用于各種消費類電子產(chǎn)品。開關電源代表了穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。目前，開關電源正朝著集成化、智能化、模塊化的方向發(fā)展。
本書按照“原理-設計方法-實例分析”三個層次進行介紹，層次清晰。其中，第1部分按照基本概念、電力電子元器件、拓撲結構的順序進行介紹；第2部分按照模塊化的結構介紹了開關電源一次側電路（包含輸入整流濾波電路）、開關電源二次側電路，控制電路和印制電路板的設計；第3部分首先介紹了各領域中的典型電路，給出了詳細的電路原理圖，分析了工作過程，然后結合全國電子設計競賽題目，給出了完整的電路原理圖，以及設計、制作、測試的詳細過程。本書在介紹開關電源的基礎理論過程中，力求簡化理論，通俗易懂，循序漸進，深入淺出，使初學者對開關電源有一個全面了解。
開關電源技術涉及模擬電子技術、數(shù)字電子技術、電力電子技術等多種學科，開關電源的設計與制作要求設計者具有豐富的實踐經(jīng)驗，既要完成設計制作，又要懂得調(diào)試、測試與分析等。設計者只有擁有足夠的經(jīng)驗才能實現(xiàn)開關電源的性能指標。希望讀者能夠在閱讀本書的基礎上，積極從事開關電源的設計、開發(fā)、制作及測試工作，從而達到理論與實踐的統(tǒng)一。
本書共分11章，內(nèi)容主要包括以下三大部分。
第1部分：開關電源的基本原理，包括第1~4章。其中，第1章介紹了開關電源的概念、特點、分類，以及它與線性電源的區(qū)別及主要性能指標。第2章介紹了開關電源中的電力電子元器件及特性，重點對常見的基本電力電子器件進行了介紹，包括元件外觀圖、性能特點等。第3章對基本PWM變換器的主電路拓撲進行了介紹，并重點對5種DC-DC電路的拓撲結構、工作原理、關鍵節(jié)點的波形圖進行了論述。第4章說明了DC-DC變換中變壓器所起的作用，并對單端正激式、單端反激式、半橋式、全橋式和推挽式電路這幾種拓撲結構、工作原理進行了介紹，還給出了參數(shù)的計算方法。
第2部分：開關電源的設計，包括第5~8章。其中，第5章介紹了開關電源一次側電路的設計，包括輸入保護電路的設計，電磁干擾濾波器的設計，輸入電路；開關管的選擇及高頻變壓器的設計。第6章介紹了開關電源二次側整流、濾波電路和反饋電路中的光耦和精密穩(wěn)壓器等。第7章以自激振蕩式PWM控制電路、幾種常用的PWM集成控制芯片TL494、SG3525、UC3842和單片開關電源集成芯片為例，重點介紹了PWM控制器的性能特點、引腳分布、工作原理等，并舉例說明了其典型應用電路。第8章論述了開關電源印制電路板（PCB）的元器件布局及其布線的一些基本原則和要點，要求了解PCB設計的基本原則。
第3部分：開關電源應用實例，包括第9~11章。其中，第9章給出了開關電源的幾種典型應用實例，包括升、降壓式，正、反激式及橋式開關電源，并重點給出了典型應用實例的電路原理圖，詳細分析了每個實例的工作原理。第10章以電子設計競賽中曾經(jīng)出過的電源類題目為例，詳細介紹了其整個設計過程，包括簡易數(shù)控直流電壓源，數(shù)控直流電流源設計及開關穩(wěn)壓電源設計。第11章對開關電源的測試進行了概述，給出了開關電源的性能指標、測試方法、測試記錄、數(shù)據(jù)處理及高頻變壓器磁飽和的檢測方法。
本書由陳純鍇主編，并編寫了第1、3、4章，第5~8章由黑龍江科技學院的趙杰完成，第9~11章由黑龍江科技學院的姜艷秋完成，第2章由東北農(nóng)業(yè)大學成棟學院的李廣偉完成，全書由陳純鍇統(tǒng)稿。參加本書編寫的還有吳雪梅、陳鵬、朱丹丹、王英明、陳義平、孫桂芝、江曉林等。
在本書的編寫過程中，我們參閱了大量文獻，在此對這些文獻的作者表示誠摯的感謝。另外，還要感謝電子工業(yè)出版社的王敬棟編輯及其他工作人員，他們在本書的出版過程中給予了大力支持與幫助。由于編者水平有限，疏漏和不當之處在所難免，敬請讀者批評指正。
編者
第1部分 開關電源的基本原理
第1章 緒論
1.1開關電源簡介
1.1.1開關電源的發(fā)展歷史
1.1.2開關電源技術的發(fā)展方向
1.2穩(wěn)壓電源
1.2.1線性電源
1.2.2開關電源原理
1.2.3線性電源與開關電源的比較
1.2.4單片開關電源
1.3開關電源的分類
1.4開關電源的主要技術指標
1.5需要掌握的基本概念
第2章 開關電源中的電力電子元器件及特性
2.1電阻
2.1.1電阻的基本知識
2.1.2電阻的型號命名方法
2.1.3電阻阻值的標注方法
2.1.4電阻的分類
2.1.5常用電阻
2.1.6電阻的選用及注意事項
2.2電容
2.2.1電容的基本知識
2.2.2電容的型號命名方法
2.2.3電容容量的標注方法
2.2.4電容的分類
2.2.5常用電容
2.2.6電容的選用及注意事項
2.3電感
2.3.1電感的基本知識
2.3.2電感的型號命名方法
2.3.3電感量的標注方法
2.3.4電感的分類
2.3.5常用電感
2.3.6電感的選用及注意事項
2.4場效應管
2.4.1場效應管的基本知識
2.4.2場效應管的命名方法
2.4.3場效應管的分類
2.4.4結型場效應管
2.4.5絕緣柵型場效應管
2.4.6場效應管的選用及注意事項
2.5雙極型晶體管
2.5.1雙極型晶體管的基本知識
2.5.2雙極型晶體管的命名方法
2.5.3雙極型晶體管的分類
2.5.4常用的雙極型晶體管
2.5.5雙極型晶體管的選用及注意事項
2.6IGBT
2.6.1IGBT的基本知識
2.6.2IBGT的分類
2.6.3IGBT的結構和工作原理
2.6.4IGBT的基本特性
2.6.5IGBT的總結
2.7變壓器
2.7.1變壓器在電源技術中的作用
2.7.2變壓器的基本原理
2.7.3常見的變壓器
2.7.4高頻脈沖變壓器原理
2.7.5變壓器的選用及注意事項
第3章 基本PWM變換器的主電路拓撲
3.1概述
3.2Buck變換器
3.2.1電路結構及工作原理
3.2.2電路關鍵節(jié)點波形
3.2.3主要參數(shù)的計算方法
3.2.4Buck變換器的優(yōu)、缺點
3.3Boost變換器
3.3.1電路結構及工作原理
3.3.2電路關鍵節(jié)點波形
3.3.3主要參數(shù)的計算方法
3.3.4Boost變換器的優(yōu)、缺點
3.4Buck-Boost變換器
3.4.1電路結構及工作原理
3.4.2電路關鍵節(jié)點波形
3.4.3主要參數(shù)的計算方法
3.4.4Buck-Boost變換器的優(yōu)、缺點
3.5CuK變換器
3.5.1電路結構及工作原理
3.5.2電路關鍵節(jié)點波形
3.5.3主要參數(shù)的計算方法
3.5.4CuK變換器的優(yōu)、缺點
第4章 變壓器隔離的DC-DC變換器拓撲結構
4.1概述
4.2單端正激式結構
4.2.1簡介
4.2.2電路結構及工作原理
4.2.3電路關鍵節(jié)點波形
4.2.4主要參數(shù)的計算方法
4.2.5正激式電路的優(yōu)、缺點
4.3單端反激式結構
4.3.1簡介
4.3.2電路結構及工作原理
4.3.3電路關鍵節(jié)點波形
4.3.4主要參數(shù)的計算方法
4.3.5反激式電路的優(yōu)、缺點
4.4半橋式電路結構
4.4.1簡介
4.4.2電路結構及工作原理
4.4.3電路關鍵節(jié)點波形
4.4.4主要參數(shù)的計算方法
4.4.5半橋式電路的優(yōu)、缺點
4.5全橋式電路結構
4.5.1簡介
4.5.2電路結構及工作原理
4.5.3電路關鍵節(jié)點波形
4.5.4主要參數(shù)的計算方法
4.5.5全橋式電路的優(yōu)、缺點
4.6推挽式電路結構
4.6.1簡介
4.6.2電路結構及工作原理
4.6.3電路關鍵節(jié)點波形
4.6.4主要參數(shù)的計算方法
4.6.5推挽式電路的優(yōu)、缺點
第2部分 開關電源的設計
第5章 開關電源一次側電路的設計
5.1輸入保護電路的設計
5.1.1輸入保護電路的基本構成
5.1.2熔絲管
5.1.3熔斷電阻器
5.1.4功率型負溫度系數(shù)熱敏電阻
5.1.5壓敏電阻器
5.2電磁干擾濾波器
5.2.1開關電源的噪聲及其抑制方法
5.2.2簡易電磁干擾濾波器的設計
5.2.3復雜電磁干擾濾波器的設計
5.3開關電源輸入整流電路
5.3.1輸入整流二極管
5.3.2輸入整流橋
5.3.3倍壓整流及交流輸入電壓轉換電路的設計
5.4功率開關管
5.4.1雙極結型晶體管
5.4.2功率場效應晶體管
5.5高頻變壓器
5.5.1高頻變壓器磁芯
5.5.2高頻變壓器繞組導線
第6章 開關電源二次側電路的設計
6.1輸出整流二極管及穩(wěn)壓二極管
6.1.1二極管的性能參數(shù)
6.1.2快恢復及超快恢復二極管
6.1.3肖特基勢壘二極管的選擇
6.1.4幾種整流二極管的性能比較
6.1.5穩(wěn)壓二極管的選擇
6.2輸出濾波電容的計算與選擇
6.2.1輸出濾波電容的容量計算
6.2.2選用輸出濾波電容的注意事項
6.3磁珠的選擇
6.3.1磁珠的性能特點
6.3.2磁珠的選擇方法
6.4光電耦合器
6.4.1光電耦合器的工作原理
6.4.2線性光電耦合器
6.5可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器的選擇
6.5.1TL431型可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器
6.5.2NCP100型可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器
第7章 開關電源的控制電路設計
7.1自激式PWM控制電路
7.1.1工作原理
7.1.2典型應用
7.2TL494型PWM控制電路
7.2.1工作原理
7.2.2典型應用
7.3SG3525型PWM控制電路
7.3.1工作原理
7.3.2典型應用
7.4UC3842型電流模式PWM控制電路
7.4.1工作原理
7.4.2典型應用
7.5TOPSwitch-Ⅱ系列PWM控制電路
7.5.1工作原理
7.5.2典型應用
7.6TinySwitch-Ⅱ系列PWM控制電路
7.6.1工作原理
7.6.2典型應用
第8章 印制電路板的設計
8.1開關電源的PCB設計規(guī)范
8.2元器件的布局
8.3印制電路板的布線
第3部分開關電源應用實例
第9章 開關電源的典型應用實例
9.1降壓式開關穩(wěn)壓器實例分析
9.1.1電路原理圖
9.1.2工作原理
9.2升壓式開關穩(wěn)壓器實例分析
9.2.1電路原理圖
9.2.2工作原理
9.3筆記本電腦開關電源實例分析
9.3.1電路原理圖
9.3.2工作原理
9.4單端正激式開關電源實例分析
9.4.1電路原理圖
9.4.2工作原理
9.5單端反激式開關電源實例分析
9.5.1電路原理圖
9.5.2工作原理
9.6半橋式開關電源實例分析
9.6.1電路原理圖
9.6.2工作原理
9.7全橋式開關電源實例分析
9.7.1電路原理圖
9.7.2工作原理
第10章 電子設計競賽電源設計與制作實例
10.1全國大學生電子設計競賽簡介
10.2簡易數(shù)控直流電壓源設計
10.2.1設計要求
10.2.2方案比較
10.2.3系統(tǒng)設計
10.2.4程序設計
10.2.5系統(tǒng)調(diào)試
10.3數(shù)控直流電流源設計
10.3.1設計要求
10.3.2方案論證
10.3.3系統(tǒng)硬件設計
10.3.4系統(tǒng)軟件設計
10.3.5系統(tǒng)測試
10.4開關穩(wěn)壓電源設計
10.4.1設計要求
10.4.2方案論證
10.4.3系統(tǒng)設計
10.4.4系統(tǒng)測試
第11章 開關電源的測試
11.1開關電源的性能指標
11.2開關電源的測試方法
11.3開關電源的測試記錄及數(shù)據(jù)處理
11.4高頻變壓器磁飽和的檢測方法
……
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