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开关电源设计第二版.pdf

开关电源设计第二版

brian
2012-02-13 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《开关电源设计第二版pdf》,可适用于IT/计算机领域

封面书名页内容简介译者序前言目录目录目录目录目录目录目录目录目录目录目录第一部分拓扑分析第章基本开关型调整器buck、boost及反相型拓扑简介线性调整器开关调整的原型基本工作原理及优缺点线性调整器的缺点串接晶体管的功率损耗线性调整器的效率与输出电压的关系串接PNP型晶体管的低压差线性调整器buck开关型调整器拓扑基本工作原理buck调整器的主要电流波形buck调整器的效率(忽略交流开关损耗)buck调整器的效率(考虑交流开关损耗)buck调整器的理想开关频率参数设计输出滤波电感的选择参数设计输出滤波电容的选择有直流隔离调整输出的buck调整器的电压调节boost开关调整器拓扑基本原理boost调整器的定量分析boost调整器的不连续工作模式和连续工作模式不连续模式下的boost调整器的参数设计boost调整器的应用及与反激变换器的比较反极性开关调整器拓扑基本工作原理反极性调整器设计关系参考文献第章推挽和正激变换器拓扑引言推挽拓扑有主从输出的推挽拓朴基本原理输入及负载变化时从输出的调节从输出电压实际值主输出电感的最小电流限制推挽拓朴中的磁通不平衡磁通不平衡的表现磁通不平衡的测试磁通不平衡的解决方法磁心加气隙增加初级绕组电阻匹配功率开关管便用MOSFET功率开关管使用电流模式拓朴功率变压器设计磁心选择功率开关管最大导通时间的选择初级匝数的选择最大磁通变选取择次级匝数的选择初次级绕组的峰值电流及电流有效值初级峰值电流计算初级电流有效值的计算及线径的选择次级峰值电流、电压有效值及线径的计算开关管的电压应力及漏感尖峰功率开关管损耗交流开关(电流电压间的“重叠”)损耗直流导通损耗W、KHZ推挽变换器损耗计算举例推挽拓朴输出功率及输入电压的限制输出滤波器的设计输出电感的设计输出电容的设计正激变换器拓扑基本工作原理输出输入电压与导通时间和匝数比的设计关系从输出电压次级负载、续流二极管及电感的电流初级电流、输出功率及输入电压之间的关系功率开关管最大关断电压应力实际输入电压和输出功率限制功率和复位绕组匝数不相等的正激变换器正激变换器电磁理论仅运行于第一象限正激变换器的磁心气隙有气隙磁心的励磁电感功率变压器的设计磁心选择初级匝数的计算次级匝数的计算初级电流有效值和线径的选择次级电流有效值和线径的选择复位绕组电流有效值和线径的选择输出滤波器的设计输出电感的设计输出电容的设计双管单端正激变换器拓扑基本原理实际输出功率的限制设计原则及变压器的设计磁心的选择及初级匝数和线径的计算次级匝数及线径的计算输出滤波器的设计交错正激变换器拓扑基本工作原理、优缺点和输出功率限制变压器的设计磁心的选择初级匝数及线径次级匝数及线径输出滤波器的设计输出电感的设计输出电容的设计第章半桥和全桥变换器拓扑概述半桥变换器拓扑工作原理半桥变换器磁设计最大导通时间、磁心尺寸和初级绕组匝数的选择初级电流、输出功率、输入电压之间的关系初级线径的选择次级绕组匝数和线径的选择输出滤波器的设计防止磁通不平衡的阻断电容的选择半桥变换器的漏感问题半桥变换器与双端正激变换器的比较半桥变换器实际输出功率的限制全桥变换器拓扑基本工作原理全桥变换器磁设计最大导通时间、磁心尺寸和初级绕组匝数的选择初级电流、输出功率和输入电压的关系初级线径的选择次级绕组匝数和线径的选择输出滤波器的计算变压器初级阻断电容的选择第章反激变换器概述反激变换器的应用范围DCM模式下反激变换器的基本工作原理输入电压、输出电压及导通时间与输出负载的关系设计原则和设计步骤确定初次级匝数比保证磁心不饱和且电路始终工作于DCM模式初级电感量与最小输出电阻及直流输入电压的关系开关管的最电压应力和峰值电流初级电流有效值和导线尺寸次级电流有效值和导线尺寸不连续模式下的反激变换器的设计实例反激拓朴的电磁原理铁氧体磁心气隙防止饱和采用MPP磁心防止饱和反激变换器的缺点较大的输出电压尖峰需要大容量且能耐高纹波电流的四合院滤波电容不使用倍压全波整流转换开关的VV交流输入反激变换器连续模式下反激变换器的基本工作原理不连续模式向连续模式过渡连续模式反激变换器的设计原则输出电压和导通时间关系输入、输出电流与功率的关系最小直流输入时连续模式下的电流斜坡幅值不连续与连续模式反激变换器设计实例交错反激变换器交错反激变换器次级电流关系双端不连续模式反激变换器应用场合基本工作原理双端反激变换器的漏感效应参考文献第章电流模式拓朴和电流馈电拓扑简介电流模式拓扑的优点防止推挽变换器的偏磁问题对输入网变化即时响应反馈回路设计的简化并联输出改善负载电流调整电流模式和电压模式控制电路的比较电压模式控制电路电流模式控制电路电流模式优占详解输入网压的调整防止偏磁在小信号分析中可省去输出电感简化反馈环设计负载电流调整原理电流模式的缺点和存在的问题输出电感峰值电流恒定而菲其平电流恒定的问题对输出电感电流扰动的响应电流模式的斜率补偿用正斜率电压的斜率补偿斜率补偿的实现电压馈电和电流馈电拓扑简介及定义电压馈电PWM全桥变换器的缺点电压馈电PWM全桥电路输出电感问题电压馈电PWM全桥电路开关管导通瞬间存在的问题电压馈电PWM全桥电路开关管关断瞬间存在的问题电压馈电PWM全桥电路的磁通不平衡问题buck电压馈电全桥拓扑基本工作原理buck电压馈电全桥拓扑的优点省去输出电感消除全桥电路晶体管导通瞬时应力减小全桥电路晶体管关损耗桥式变压器的磁通不平衡问题buck电压馈电PWM全桥电路的缺点buck电流馈电全桥拓扑基本工作原理buck电流馈电全桥电路级解了开关管开关瞬间存在的问题buck电流馈电全桥电路无共同导通问题buck电流馈电全桥电路及buck电压馈电全桥电路的buck晶体管导通问题buck晶体管导通缓冲器的基本工作原理buck晶体管导通缓冲器器件选择buck晶体管缓冲器电阻的损耗缓冲电路电感充电时间buck晶体管的无损导通缓冲器buck电流馈电全桥电路设计buck晶体管和全桥晶体管的工作频率buck电流馈电推挽拓扑反激电流馈电推挽拓扑反激电流馈电推挽拓扑中不存在的磁通不平衡问题反激电流馈电推挽拓扑可减小推挽晶电流反激电流馈电推挽拓扑非重叠导通模式的基本工作原理反激电流馈电推挽拓扑输出电压和导通时间的关系非重叠导通模式下的输出电压和输入电流纹波非重叠导通模式下的输出级和主变压器设计举例节设计实例中的反激变压器反激电流馈电推挽拓扑重叠导通模式的工作原理重叠模式下输入输出电压和导通时间的关系重叠模式下主变压器及反激变压器匝比的选择高输入电压下进入非重叠导通模式拓扑输入输出电压和导通时间关系重叠模式下的设计举例重叠模式下的电压、电流和线径的选择参考文献第章其他拓扑SCR谐振拓扑概述SCR的基本工作原理利用揩振正弦阳极电流关断SCR的单端谐振逆变器拓扑SCR谐振桥式拓扑概述串联负载SCR半桥谐振变换器的基本工作原理串联负载SCR半桥谐振变换器的设计计算串联负载SCR半桥谐振变换器的设计实例并联负载SCR半桥谐振变换器单端SCR谐振变换器拓扑的设计最小触发周期(最大触发频率)的选择SCR电流峰值及LC元件值的选择设计实例Cuk变换器拓扑概述Cuk变换器的基本工作原理输出输入电压比与开关管Q的导通时间的关系L和L的电流变化率消除输入电流纹波的措施Cuk变换器的隔离输出小功率辅助电源拓扑概述辅助电源的接地问题可供选择的辅助电源辅助电源的典型电路交流输入的辅助电源直流输入振荡式辅助电源直流输入的反激式辅助电源Royer振荡器的基本工作原理Royer振荡器的缺陷电流反馈型Royer振荡器带buck预调节的电流馈电Royer变换器用于Royer振荡器的方形磁滞回线村料电流馈电Royer电路和buck预调节电流馈电Royer电路的应用前景作为辅助电源的简单反激变换器作为辅助电源的buck调节器参考文献第二部分磁路与电路设计第章变压器磁设计概述变压器磁心材料、几何结构及峰值磁通密度的选择几种常用铁氧体的磁心铁损随频率和磁通密度变化的关系铁氧体磁心的几何形状峰值磁通密度的选择变压器磁心最大输出功率、峰值磁通密度、磁心和骨架面积及线圈及线圈电流密度的选择正激变换器输出功率公式的推导推挽拓扑输出功率公式的推导推挽变换器和正激变换器的磁心损耗和铜损不采用推挽拓扑在给定的磁心条件下使输出功率加倍技术半桥拓扑输出功率公式的推导全桥拓扑输出功率公式的推导以查表方式确定磁心和工作频率高频时峰值磁感应强度的选择变压器温升的计算变压器铜损的计算概述集肤效应集肤效应-数量关系不同规格的线径在不同频率下的交直流阻抗矩形波电流的集肤效应邻近效应邻近效应产生的原理变压器线圈相邻层间的邻近效应Dowell曲线中的邻近效应和交直流阻抗比参考文献第章双极型大功率晶体管的基极驱动电路概述双极型基极驱动电路的设计规则器件导通期间的电流要求导通瞬间基极过驱动峰值输入电流Ib基极关断反向电流尖峰Ib关断瞬间基射极间的反向电压尖峰能同时满足高、低β值的晶体管工作要求的设计方案驱动效率贝克(Baker)钳位Baker钳位的工作原理使用变压器耦合的Baker钳位电路变压器电压、匝比的选取和初次级电流的限制由驱动变压器的反激作用得到功率晶体管反向基极电流驱动变压器的初级电流限制设计实例变压器驱动Baker钳位变压器型Baker钳位变压器型Baker钳位电路的设计实例达林顿管内部的Baker钳位电路比例基极驱动比例驱动电路的详细工作原理比例基极驱动电路参数的定量计算保证功率晶体管关断的浮充电容的选择基极驱动变压器初级电感和磁心的选择基极比例驱动设计实例其他类型的基极驱动电路参考文献第章大功率场效应管(MOSFET)及其驱动电路概述MOSFET管的基本工作原理MOSFET管的输出特性MOSFET管的输入阻抗和栅极电流MOSFET管栅极驱动上升时间和下降时间MOSFET管栅极驱动电路MOSFET管Rds温度特性和安全工作区MOSFET管栅极阀值电压及其温度特性MOSFET管开关速度及其温度特性MOSFET管的额定电流MOSFET管并联工作推挽拓扑中的MOSFET管MOSFET管的最大栅极电压MOSFET管源漏极间的体二极管参考文献第章磁放大器后级调节器概述线性调整器和buck后级调整器磁放大器简介用作快速开关的方形磁滞回线磁心磁放大器中的关断和导通时间磁放大器磁心复位及稳压利用磁放大器关断辅助输出方形磁滞回线磁心特性和几种常用磁心磁心损耗和温升的计算设计实例磁放大器后级整流磁放大器的增益推挽电路的磁放大器输出磁放大器脉宽调制器和误差放大器磁放大器脉宽调制及误差放大器电路参考文献第章缓冲网络概述无缓冲器的开关管的关断损耗RCD关断缓冲器RCD缓冲器中电容的选择设计范例RCD缓冲器接电源正极的RCD缓冲器无损缓冲器防止开关管二次击穿的漏感尖峰缓冲器变压器辅助缓冲器参考文献第章反馈环路的稳定引言系统振荡原理电路稳定的增益准则电路稳定的增益斜率准则LC输出滤波器的增益特性(输出电容含不含ESR)脉宽调制器的增益LC输出滤波器加调制器和采样网络的总增益误差放大器幅频特性曲线的设计误差放大器的传递函数、零点和极点零、极点频率引起的增益斜率变化规则含有单一零点和极点的误差放大器传递函数的推导根据型误差放大器的零、极点位置计算它的相位延迟输出电容含有ESR的LC滤波器的相位延迟设计实例含有型误差放大器的下激变换器反馈系统的稳定型误码差放大器的使用及其传递函数型误差放大器传递函数的零、极点位置引起的相位滞后型误差放大器的原理图、传递函数和零、极点位置设计实例含型误差放大器的正激变换器反馈系统的稳定获得所需型误差放大器增益曲线的元件选择反馈系统的条件稳定不连续模式下反激变换器的稳定从误差放大器输出到输出电压节点的直流增益不连续模式下反激变换器的传递函数不连续模式下反激变换器的误差放大器传递函数设计实例不连续模式下反激变换器的稳定跨导误差放大器参考文献第章谐振变换器引言谐振正激变换器某谐振正激变换器的实测波形谐振变换器的工作模式不连续模式和连续模式:过谐振和欠谐振模式连续模式下的谐振半桥变换器并联谐振变换器和串联谐振变换器连续模式下串联并联负载揩振半桥变换器的交流等效电路笔增益曲线连续模式(CCM)下串联负载揩振半桥变换器的调节连续模式下并联负载揩振半桥变换器的调节连续模式下串联并联谐振变换器连续模式下零电压开关准谐振变换器谐振电源小结参考文献第三部分开关电源的典型波形第章波形概述正激变换器波形额定负载下测得的Vds和Id的波形额定负载下测得的Vds和Id的波形导通关断过程中漏源极间电压和漏极电流的重叠漏极电流、漏源极间的电压和栅源极间的电压波形的相位关系变压器的次级电压、输出电感电流的上升和下降时间与功率晶体管漏源电压波形图中正激变换器的PWM驱动芯片(UCA)的关键点波形推挽拓扑波形概述最大、额定及最小电源电压下负载电流最大时变压器中心抽头处的电流和开关管漏源极间的电压两开关客Vds的波形及死区期间磁心的磁通密度栅源极间电压、漏源极间电压和漏极电流的波形电流探头串联于变压器中心抽头时测量得到的漏极电流波形的比较输出纹波电压和整流器阴极电压开关管导通时整流器阴极电压的振荡现象开关管关断下降的漏极电流和上升的漏源极间电压重叠产生交流开关损耗最大输出功率下漏源极间电压和在变压器中心抽头处测得的漏极电流的波形最大输出功率下漏源极间电流和漏极电压的波形最大输出功率下两开关管漏源极间电压波形V主输出电路的电感电流和整流器阴极电压的波形输出电流大于最小输出电流时V主输出整流器阴极电压波形栅源极间电压和漏极电流波形的相位关系整流二极管(变压器次级)的电流波形由于励磁电流过大或直流输出电流较小造成的第半周期两次“导通”现象输出最大功率时的漏极电流和漏源极间电压的波形开关管死区期间的漏极电压振荡反激拓扑波形概述满载情况下输入电压为其最小值、最大值及额定值时漏电流和漏源极间电压的波形输出整流器输入端的电压和电流波形开关管关断瞬间缓冲器电容的电流波形第四部分开关电源新技术第章功率因数及功率因数校正功率因数开关电源的功率因数校正校正功率因数的基本电路用于功率因数校正的连续和不连续工作模式boost电路对比连续工作模下boost变换器对输入网压变化的调整连续工作模式下boost变换器对负载电流变化的调整用于功率因数校正的集成电路芯片功率因数校正芯片UnitrodeUC用UC实现输入电网电流的正弦化使用UC保持输出的电压恒定采用UC芯片的电源的输出功率采用UC芯片的boost电路开关频率的选择boost输出电感L的选择boost输出电容的选择UC的峰值电流限制设计稳定的UC反馈环MotorolaMC功率因数校正芯片MotorolaMC的详细说明MC的内部逻辑及结构开关频率和L电感值的计算MC电流检测电阻(R)和乘法器输入电阻网络(R和R)参考文献第章电子镇流器采用高频电源的原因荧光灯的物理特性和类型电弧特性在直流电压下电极的电弧特性交流驱动的荧光灯荧光灯伏安特性电子镇流器电路DCAC逆变器的一般特性DCAC逆变拓扑电流馈电式推挽拓扑电流馈电式推挽拓扑的电压和电流电流馈电拓扑中的"电流馈电"电感的幅值电流馈电电感中具体磁心的选择电流馈电电感线圈的设计电流馈电拓扑中的铁氧体磁心变压器磁心的选择步骤电流馈电拓扑的环形磁心变压器电压馈电推挽拓扑电流馈电并联谐振半桥拓扑电压馈电串联谐振半桥拓扑电子镇流器的封装参考文献第章用于笔记本电脑和便携式电子设备的低输入电压变换器低输入电压芯处变换器供应商凌特(LinearTechnology)公司的boost和buck变换器凌特LTboost变换器LTboost变换器的主要波形IC变换器的热效应LTboost变换器的应用LTbuck变换器LT驱动高压MOSFET管或NPN晶体管LT负极性buck变换器LT负极性正极性逆变器正极性负极性逆变器LT负极性boost变换器其他LTC高功率boost变换器boost变换器的元件选择输出电感L的选择输出电容C的选择输出二极管D的选择凌特buck变换器系列LTbuck变换器的应用LT正极性负极性变换LT负极性boost变换器LT芯片的散热问题高效率LTC大功率buck变换器LT高频、低开关压降buck变换器外设MOSFET开关LTC高效率buck变换器LTC芯片工作原理LTC对输入电压变化和负载变化的调整LT峰值电流和输出电感的选择用于低输出电流的LTC脉冲式工作凌特大功率buck变换器小结凌特小功率变换器反馈环的稳定Maxim公司的变换器芯片由芯片产品构成的分布式电源系统参考文献封底

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