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第1章 开关电源设计的一般考虑1

1.1 概述1

1.2 开关电源的技术指标2

1.3 国内外的工频电网5

1.4 蓄电池6

1.4.1 铅蓄电池的工作原理6

1.4.2 铅蓄电池的放电原理8

1.4.3 铅蓄电池的充电原理8

1.4.4 铅蓄电池的放电特性9

1.4.5 容量11

1.4.6 铅蓄电池的充电特性和充电方法11

1.4.7 铅蓄电池的主要故障13

1.5 负载14

1.5.1 计算机电源14

1.5.2 电话电源15

1.5.3 LED照明电源16

1.5.4 荧光灯电源16

1.6 开关电源设计准备17

1.6.1 拓扑选择17

1.6.2 工作频率选择17

1.6.3 效率与损耗分配17

第2章 拓扑的应用选择19

2.1 引言19

2.2 开关电源常用拓扑19

2.2.1 Buck电路20

2.2.2 反激变换器25

2.2.3 正激变换器43

2.2.4 推挽变换器50

2.2.5 半桥式功率电路58

2.2.6 全桥功率电路60

2.3 有源功率因数校正62

2.3.1 功率因数的概念62

2.3.2 功率因数校正目的与意义63

2.3.3 功率因数校正技术及其实用电路64

2.3.4 Boost型PFC的工作原理与控制方法67

2.4 谐振变换器73

2.4.1 半桥零电压准谐振变换器74

2.4.2 半桥零电流准谐振变换器78

2.4.3 不对称半桥谐振变换器81

2.4.4 LLC谐振变换器92

2.5 开关电源的选择方法97

第3章 常用元器件的选择99

3.1 电阻99

3.1.1 电阻的类型99

3.1.2 电阻值与公差100

3.1.3 最大电压103

3.1.4 功率定额103

3.1.5 可变电阻105

3.1.6 电阻的电感和电流检测电阻105

3.1.7 表面贴装元件107

3.1.8 压敏电阻107

3.2 电容器110

3.2.1 基本原理110

3.2.2 电容量计算111

3.2.3 电路中的电容112

3.2.4 电容器的主要参数113

3.2.5 电容类型和应用场合115

3.2.6 开关电源中电容器选择和使用124

3.3 功率半导体器件133

3.3.1 功率二极管134

3.3.2 功率开关晶体管143

3.3.3 功率开关晶体管比较和选择167

3.4 光电耦合器件168

3.4.1 光电耦合器的工作原理168

3.4.2 线性光电耦合器170

3.5 运算放大器171

3.5.1 结构封装171

3.5.2 运算放大器的主要参数172

3.5.3 运算放大器的使用和选择174

3.6 比较器174

3.6.1 单门限比较器175

3.6.2 双门限比较器——迟滞比较器176

第4章 磁元件的设计179

4.1 电磁的单位179

4.1.1 磁感应强度179

4.1.2 磁导率179

4.1.3 磁场强度180

4.1.4 磁通180

4.2 两个基本定律180

4.2.1 安培定律180

4.2.2 电磁感应定律181

4.2.3 能量守恒关系182

4.3 电感与互感182

4.4 单位之间的换算183

4.5 变压器184

4.5.1 理想变压器184

4.5.2 实际变压器185

4.5.3 反激变压器186

4.6 磁性材料186

4.6.1 材料的特性187

4.6.2 剩磁感应188

4.6.3 其他特性限制189

4.7 磁性元件设计192

4.7.1 磁性元件设计一般问题192

4.7.2 变压器设计204

4.7.3 电感设计211

4.8 平面磁元件设计234

4.8.1 平面变压器234

4.8.2 扁平变压器的设计236

4.8.3 集成磁技术247

第5章 辅助电路设计249

5.1 控制电路249

5.1.1 电压型集成控制电路249

5.1.2 电流型集成控制电路253

5.1.3 PFC和PWM控制的组合芯片257

5.1.4 谐振控制芯片264

5.1.5 高频开关电源软开关控制器271

5.2 单片开关电源芯片280

5.3 辅助电源286

5.3.1 自举供电286

5.3.2 独立辅助电压源289

5.4 缓冲电路292

5.4.1 缓冲电路的作用293

5.4.2 RCD和RLD缓冲电路293

5.4.3 无损缓冲电路295

5.4.4 二极管缓冲电路和缓冲电路中电容选择302

5.4.5 缓冲元件参数选择306

第6章 闭环设计307

6.1 负反馈308

6.1.1 负反馈的基本概念308

6.1.2 负反馈基本关系308

6.1.3 反馈深度与深度负反馈309

6.1.4 环路增益309

6.1.5 负反馈放大器的类型309

6.2 频率响应314

6.2.1 频率响应基本概念314

6.2.2 基本电路的频率响应315

6.3 负反馈自激振荡319

6.3.1 负反馈放大器稳定工作条件319

6.3.2 放大器频率特性的校正321

6.4 开关电源闭环设计324

6.4.1 概述325

6.4.2 环路增益326

6.4.3 误差放大器的幅频特性曲线的设计329

6.4.4 考虑输出电容有Resr以及电路经过LC滤波器的相移330

6.4.5 设计举例331

6.4.6 Ⅲ型误差放大器和传递函数333

6.4.7 设计举例334

6.4.8 反馈环路的条件稳定336

6.4.9 断续模式反激变换器的稳定337

6.4.10 断续模式反激变换器的误差放大器的传递函数339

6.5 开关电源环路稳定的试验方法341

6.5.1 开环响应测试341

6.5.2 交流和直流信号叠加电路343

6.5.3 在闭环情况下测量变换器环路响应344

6.6 电流型控制变换器346

6.6.1 电流型变换器的基本原理346

6.6.2 非最小相位系统349

6.6.3 系统稳定的一些概念349

第7章 损耗与散热设计353

7.1 热传输353

7.1.1 传导353

7.1.2 辐射传热热阻357

7.1.3 对流热阻357

7.1.4 散热器计算举例359

7.1.5 强迫对流360

7.2 半导体器件结温和损耗360

7.2.1 结温360

7.2.2 功率元器件损耗361

7.2.3 功率BJT损耗364

7.2.4 半导体器件损耗测试364

7.2.5 电容器损耗364

7.3 变换器效率365

7.3.1 效率的定义365

7.3.2 总损耗365

第8章 开关电源安全考虑368

8.1 安全规范368

8.2 安全标准中需要防止的危害368

8.2.1 交流配电系统369

8.2.2 电源结构体系（负载）内两类电路370

8.2.3 安全电路371

8.2.4 绝缘保护371

8.2.5 工作电压373

8.2.6 空间要求373

8.2.7 接地375

8.2.8 其他危险377

8.3 电源安全考虑378

8.3.1 元器件选择378

8.3.2 变压器378

8.3.3 PCB安全要求380

8.3.4 安全对结构设计的要求381

8.4 基本测试381

8.4.1 电气强度（耐压）试验382

8.4.2 接触（漏电流）电流测试382

8.5 安全认证383

第9章 开关电源EMI控制384

9.1 电磁兼容基本知识384

9.1.1 名词术语384

9.1.2 电磁噪声的传播385

9.1.3 电磁兼容标准386

9.2 传导388

9.2.1 传导噪声分类388

9.2.2 噪声源389

9.2.3 传导噪声的抑制390

9.3 辐射401

9.3.1 传输线401

9.3.2 屏蔽402

9.4 共阻干扰405

9.4.1 接地阻抗干扰405

9.4.2 减少地阻抗的措施407

9.4.3 接地环路干扰407

9.4.4 减少源阻抗干扰408

9.5 印刷电路板布线规则409

9.5.1 基本规则409

9.5.2 几个具体问题409

附录A 导线412

A.1 变压器导线规格412

A.2 铜带规格415

附录B 磁芯416

B.1 概述416

B.1.1 磁性材料416

B.1.2 铁氧体尺寸规格422

B.2 中外磁芯对照425

B.3 平面磁芯425

B.4 磁粉芯428

B.4.1 磁粉芯的主要性能和规格428

B.4.2 磁粉芯电感估算428

B.4.3 国内外磁粉芯规格429

B.5 矩形磁滞回线磁芯430

B.5.1 非晶合金430

B.5.2 噪声抑制器件432

B.5.3 矩形磁滞回线铁氧体磁芯432

B.6 各种磁性材料的性能比较434

附录C 电容436

C.1 瓷介电容436

C.2 有机薄膜介质电容437

C.3 云母电容439

C.4 钽电容441

C.5 POSCAP电容器442

参考文献444

后记446