精通開關(guān)電源設(shè)計PDF應(yīng)用筆記

《精通開關(guān)電源設(shè)計》（圖靈程序設(shè)計叢書）基于作者多年從事開關(guān)電源設(shè)計的經(jīng)驗，從分析開關(guān)變換器最基本器件：電感的原理入手，由淺入深系統(tǒng)地論述了寬輸入電壓DC-DC變換器（含離線式正、反激電源）及其磁件設(shè)計、MOSFET導(dǎo)通和開關(guān)損耗、PCB布線技術(shù)、三種主要拓?fù)潆妷?電流模式下控制環(huán)穩(wěn)定性以及開關(guān)電源電磁干擾（EMI）控制及測量的理論和實踐等。

第1章　開關(guān)電源的基本原理

1.1　簡介

1.2　概述和基本術(shù)語

1.2.1　效率

1.2.2　線性調(diào)整器

1.2.3　通過使用開關(guān)器件提高效率

1.2.4　半導(dǎo)體開關(guān)器件基本類型

1.2.5　半導(dǎo)體開關(guān)器件并非理想器件

1.2.6　通過電抗元件獲得高效率

1.2.7　早期RC型開關(guān)調(diào)整器

1.2.8　基于LC的開關(guān)調(diào)整器

1.2.9　寄生參數(shù)的影響

1.2.10　高頻率開關(guān)時產(chǎn)生的問題

1.2.11　可靠性、使用壽命和熱管理

1.2.12　降低應(yīng)力

1.2.13　技術(shù)進步

1.3　認(rèn)識電感

1.3.1　電容/電感和電壓/電流

1.3.2　電感電容充電/放電電路

1.3.3　能量守恒定律

1.3.4　充電階段及感應(yīng)電流理論

1.3.5　串聯(lián)電阻對時間常數(shù)的影響

1.3.6　R=0時電感充電電路及電感方程

1.3.7　對偶原理

1.3.8　電容方程

1.3.9　電感放電階段

1.3.10　反饋能量和續(xù)流電流

1.3.11　電流必須連續(xù)而其變化曲線斜率不必連續(xù)

1.3.12　電壓反向現(xiàn)象

1.3.13　功率變換器的穩(wěn)定狀態(tài)及不同工作模式

1.3.14　伏秒法則、電感復(fù)位和變換器占空比

1.3.15　半導(dǎo)體開關(guān)的使用及保護

1.4　電源拓?fù)涞难苌?/p>

1.4.1　通過二極管控制感應(yīng)電壓尖峰

1.4.2　達到穩(wěn)定狀態(tài)并輸出有用能量

1.4.3　buck?boost變換器

1.4.4　電路地參考點

1.4.5　buck?boost變換器的結(jié)構(gòu)

1.4.6　開關(guān)節(jié)點

1.4.7　buck?boost電路分析

1.4.8　buck?boost電路的性質(zhì)

1.4.9　為什么只有三種基本拓?fù)?/p>

1.4.10　boost拓?fù)?/p>

1.4.11　buck拓?fù)?/p>

1.4.12　高級變換器設(shè)計

第2章　DC?DC變換器設(shè)計與磁學(xué)基礎(chǔ)

2.1　直流傳遞函數(shù)

2.2　電感電流波形的直流分量和交流紋波

2.3　交流電流、直流電流和峰值電流的確定

2.4　認(rèn)識交流電流、直流電流和峰值電流

2.5　最“惡劣”輸入電壓的確定

2.6　電流紋波率r

2.7　r與電感量的關(guān)系

2.8　r的最佳值

2.9　電感量與電感體積的關(guān)系

2.10　頻率對電感量和電感體積的影響

2.11　負(fù)載電流對電感量和電感體積的影響

2.12　供應(yīng)商標(biāo)定成品電感額定電流的方式及成品電感選擇

2.13　在給定應(yīng)用中我們需要考慮哪些電感電流額定值

2.14　電流限制的范圍和容限

2.15　實際例子(1)

2.15.1　設(shè)置r時需考慮電流限制

2.15.2　確定r需考慮的連續(xù)導(dǎo)電模式

2.15.3　當(dāng)用低ESR電容時應(yīng)將r設(shè)置得大于0.4

2.15.4　設(shè)置r時應(yīng)避免裝置不平衡

2.15.5　設(shè)置r應(yīng)避免次諧波震蕩

2.15.6　用“L×I”和“負(fù)載縮放比例”法則快速選擇電感

2.16　實際例子(2、3和4)

2.16.1　強迫連續(xù)模式(FCCM)中的電流紋波率

2.16.2　基本磁學(xué)定義

2.17　實際例子(5)--不增加線圈匝數(shù)

2.17.1　“磁場紋波率”

2.17.2　與伏秒數(shù)相關(guān)的受控電壓方程(MKS單位制)

2.17.3　CGS單位制

2.17.4　與伏秒數(shù)相關(guān)的受控電壓方程(CGS單位制)

2.17.5　磁心損耗

2.18　實際例子(6)--特定場合中產(chǎn)品電感的特性

2.18.1　估計必要條件

2.18.2　電流紋波率

2.18.3　峰值電流

2.18.4　磁通密度

2.18.5　線圈損耗

2.18.6　磁心損耗

2.18.7　溫升

2.19　計算其他最惡劣應(yīng)力

2.19.1　最惡劣磁心損耗

2.19.2　二極管最惡劣損耗

2.19.3　開關(guān)管最惡劣損耗

2.19.4　輸出電容最惡劣損耗

2.19.5　輸入電容最惡劣損耗

第3章　離線式變換器設(shè)計與磁學(xué)技術(shù)

3.1　反激變換器磁學(xué)技術(shù)

3.1.1　變壓器繞組極性

3.1.2　反激變換器中變壓器功能及其占空比

3.1.3　等效的buck-boost模型

3.1.4　反激變換器電流紋波率

3.1.5　漏感

3.1.6　齊納管鉗位損耗

3.1.7　二次漏感同樣影響一次側(cè)

3.1.8　有效一次漏感電感測量

3.1.9　實際例子(7)--反激變壓器設(shè)計

3.1.10　導(dǎo)線規(guī)格與銅皮厚度選擇

3.2　正激變換器磁學(xué)技術(shù)

3.2.1　占空比

3.2.2　最惡劣電壓輸入

3.2.3　窗口面積利用

3.2.4　磁心型號與其所通功率

3.2.5　實際例子(8)--正激變換器變壓器設(shè)計

第4章　拓?fù)銯AQ

問題與解答

第5章　導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗

5.1　開關(guān)接電阻性負(fù)載

5.2　開關(guān)接感性負(fù)載

5.3　開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗

5.4　建立MOSFET簡化模型以研究感性負(fù)載時的開關(guān)損耗

5.5　變換系統(tǒng)中寄生電容的表示

5.6　門極開啟電壓

5.7　導(dǎo)通轉(zhuǎn)換

5.8　關(guān)斷轉(zhuǎn)換

5.9　柵荷系數(shù)

5.10　實際例子

5.10.1　導(dǎo)通時

5.10.2　關(guān)斷時

5.11　把開關(guān)損耗分析應(yīng)用于開關(guān)拓?fù)?/p>

5.12　對開關(guān)損耗而言的最惡劣輸入電壓

5.13　開關(guān)損耗怎樣隨寄生電容變化

5.14　使驅(qū)動器相對于MOSFET性能最佳

第6章　印制電路板的布線

6.1　引言

6.2　布線分析

6.3　布線要點

6.4　散熱問題

第7章　反饋環(huán)路分析及穩(wěn)定性

7.1　傳遞函數(shù)、時間常數(shù)與強制函數(shù)

7.2　理解e及繪制對數(shù)坐標(biāo)曲線

7.3　時域分析與頻域分析

7.4　復(fù)數(shù)表示

7.5　非周期激勵

7.6　s平面

7.7　拉普拉斯變換

7.8　擾動和反饋作用

7.9　RC濾波器的傳遞函數(shù)

7.10　積分運算放大器(零極點濾波器)

7.11　對數(shù)平面中的數(shù)學(xué)

7.12　LC濾波器的傳遞函數(shù)

7.13　無源濾波器傳遞函數(shù)小結(jié)

7.14　極點和零點

7.15　極點和零點的相互作用

7.16　閉環(huán)增益和開環(huán)增益

7.17　分壓網(wǎng)絡(luò)

7.18　PWM傳遞函數(shù)(增益)

7.19　電壓前饋

7.20　主電路傳遞函數(shù)

7.21　所有拓?fù)涞恼{(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)

7.21.1　buck變換器

7.21.2　boost變換器

7.21.3　buck-boost變換器

7.22　反饋網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)

7.23　閉環(huán)

7.24　環(huán)路穩(wěn)定性判據(jù)

7.25　帶積分器的開環(huán)波特圖

7.26　抵消LC濾波器雙重極點

7.27　ESR零點

7.28　3型運算放大器補償網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計

7.29　反饋環(huán)路優(yōu)化

7.30　輸入紋波抑制

7.31　負(fù)載暫態(tài)

7.32　1型和2型補償網(wǎng)絡(luò)

7.33　跨導(dǎo)運算放大器補償網(wǎng)絡(luò)

7.34　簡化跨導(dǎo)運算放大器補償網(wǎng)絡(luò)

7.35　電流模式控制補償

第8章　EMI基礎(chǔ)--從麥克斯韋方程到CISPR標(biāo)準(zhǔn)

8.1　標(biāo)準(zhǔn)

8.2　麥克斯韋到EMI　226

8.3　敏感度/抗擾性

8.4　一些與成本相關(guān)的經(jīng)驗

8.5　組件的EMI問題

8.6　CISPR 22對電信端口的規(guī)定--修訂意見

第9章　傳導(dǎo)EMI限值及測量

9.1　差模和共模噪聲

9.2　如何測量傳導(dǎo)EMI

9.3　傳導(dǎo)發(fā)射限制

9.4　準(zhǔn)峰值、平均值和峰值測試

第10章　實際的電源輸入EMI濾波器

10.1　EMI濾波器設(shè)計的安全問題

10.2　實際的電源輸入濾波器

10.3　Y電容總?cè)萘康陌惨?guī)限制

10.4　等效DM和CM電路

10.5　一些重要的EMI工程經(jīng)驗

第11章　開關(guān)電源的DM與CM噪聲

11.1　主要DM噪聲源

11.2　主要CM噪聲源

11.3　地電抗器

第12章　電路板EMI解決方案

12.1　變壓器的EMI問題

12.2　二極管的EMI問題

12.3　磁珠的工程應(yīng)用--抑制肖特基二極管的dV/dt

12.4　基本布線方案

12.5　最后的EMI抑制措施

12.6　能否通過輻射測試

第13章　EMI濾波器的輸入電容和穩(wěn)定性

13.1　DM扼流環(huán)是否飽和

13.2　DC-DC變換器模塊的實用電網(wǎng)濾波器

第14章　電磁難題的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識

14.1　數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識之傅里葉級數(shù)

14.2　矩形波

14.3　矩形波分析

14.4　梯形波

14.5　梯形波的EMI問題

14.6　高性價比濾波器的設(shè)計

14.7　實際DM濾波器設(shè)計

14.8　實際CM濾波器設(shè)計

14.8.1　第一種方法(快速)

14.8.2　第二種方法(詳細(xì)法)

附錄1　聚焦實際問題

附錄2　設(shè)計參考表

參考文獻