高频功率开关变换技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:机械工业出版社

作者:邢岩

出品人:

页数:273

译者:

出版时间:2005-5

价格:30.0

装帧:平装

isbn号码:9787111156260

丛书系列:

图书标签:

• 电力电子
• 开关电源
• 高频变换
• 功率变换
• 电路设计
• 控制技术
• 新能源
• 节能技术
• 电能转换
• 半导体功率器件

好的，这是一份关于一本未提及具体书名，但内容丰富的图书简介，聚焦于电力电子领域的前沿技术，侧重于宽禁带半导体器件在先进电力电子系统中的应用与设计。 --- 图书简介：宽禁带半导体器件在先进电力电子系统中的应用与设计 导论：迎接功率密度与效率的新纪元 当前，全球能源结构正经历深刻的转型，对电力电子系统提出了前所未有的要求：更高的功率密度、更高的转换效率、更小的体积和更低的电磁干扰（EMI）。传统的硅基器件已逐渐逼近其物理性能极限，难以满足下一代电动汽车、可再生能源并网、高效数据中心电源以及高功率密度工业驱动等应用场景的需求。 本书深入探讨了以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）为代表的宽禁带（WBG）半导体器件如何驱动电力电子技术的革命。这些新型材料因其优异的宽禁带隙、高击穿电场强度、高电子迁移率以及更低的开关损耗，成为实现下一代高频、高效率功率转换器的核心使能技术。本书旨在为研究人员、工程师和高级技术人员提供一个系统、深入且实用的知识框架，指导他们如何驾驭这些新兴器件，设计出突破性的电力电子解决方案。 --- 第一部分：宽禁带半导体器件的物理基础与特性分析 本部分详细剖析了SiC和GaN器件的独特物理机制，以及它们与传统硅基IGBT和MOSFET的本质区别。 1. 1 WBG材料的半导体物理基础 深入探讨了SiC（4H-SiC）和GaN（特别是高电子迁移率晶体管HEMT结构）的晶体结构、能带结构和载流子输运特性。阐述了高临界击穿电场（约为硅的10倍以上）如何转化为器件结构上的优势。 1. 2 器件结构与工作模式解析 全面介绍SiC MOSFET、SiC JFET（SJ7、SJ3等）以及GaN HEMT（常压和增强型）的内部结构设计，包括平面结构与场抑制技术。重点分析了这些器件在不同工作状态下的导通电阻（$R_{DS(on)}$）、阈值电压稳定性以及反向恢复（$Q_{rr}$）特性，这是实现高频开关的关键所在。 1. 3 器件热力学与可靠性评估 WBG器件工作在更高的功率密度下，其热管理挑战更为突出。本章分析了SiC和GaN器件的结温（$T_j$）与寿命的关系，探讨了热阻路径的建模、封装材料的选择（如烧结银的应用）以及高温工作对器件参数漂移的影响，为长期可靠性设计提供理论依据。 --- 第二部分：高频驱动与控制策略的革新 WBG器件的优势在于其极快的开关速度。然而，要充分利用这一优势，必须配套开发出能适应皮秒级/纳秒级开关过渡的先进驱动和控制技术。 2. 1 先进栅极驱动电路设计 高频开关导致了巨大的dv/dt和di/dt，这对驱动电路提出了严苛的要求。本章详细设计了抗共模噪声（CMTI）能力强、延迟时间短、驱动电流脉冲能力大的隔离式栅极驱动器。重点讨论了寄生电感对驱动波形的影响，并提出了优化布局的措施。针对GaN HEMT，探讨了零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）条件下的最佳驱动波形设计。 2. 2 数字化与高频脉冲宽度调制（PWM） 传统模拟控制环路难以应对数百kHz甚至MHz级的开关频率。本节聚焦于如何利用高性能数字信号处理器（DSP）或现场可编程门阵列（FPGA）实现高分辨率、低死区时间（Dead Time）控制。探讨了先进的调制策略，如随机调制、不规则采样PWM（USPWM）以及适用于有源整流器的空间矢量脉冲宽度调制（SVPWM）在高频下的实现细节。 2. 3 寄生参数识别与模型精确化 在极高频率下，PCB走线、封装引线和芯片内部的寄生电感和电容成为主导因素。本章介绍了一系列频域和时域的参数识别方法，用以建立精确的器件级和系统级的SPICE模型，从而避免设计验证阶段出现灾难性的振荡和过冲。 --- 第三部分：WBG器件在关键电力电子拓扑中的集成与优化 本部分将理论应用于实践，聚焦于SiC和GaN在主流功率转换器中的具体应用案例和设计优化。 3. 1 高频DC-DC转换器的设计 系统分析了LLC谐振变换器、双有源桥（DAB）以及先进的相移全桥（PSFB）拓扑在高频化后的性能提升。重点讨论了如何通过提高开关频率，显著减小储能元件（电感和电容）的体积，实现功率密度的大幅跃升，并详细阐述了DAB变换器在SiC MOSFET应用中实现全负载范围ZVS的控制技巧。 3. 2 逆变器与电机驱动系统 在电动汽车（EV）和工业电机驱动领域，SiC MOSFET已成为主流。本章深入探讨了三相电压源型逆变器（VSI）中SiC器件的应用。分析了高频PWM对电机绕组的谐波影响，并提出了优化开关频率和调制指数的策略，以最小化电机铁损和噪声。对于SiC SJFET在高压侧的应用，探讨了其与低压侧GaN器件混合集成以优化成本和性能的方案。 3. 3 应对高频下的EMI与EMC挑战 高频开关是电磁干扰的主要来源。本章提供了一套系统的EMI抑制设计流程。内容包括：低电感回路的设计准则、屏蔽与滤波器的选择（共模扼流圈与差模滤波器）、PCB的电源平面与地平面的优化布局技术，以及如何利用WBG器件的快速上升沿特性来指导滤波器设计，确保系统满足苛刻的EMC标准。 --- 第四部分：先进封装、测试与未来趋势 电力电子系统的性能瓶颈正从芯片本身转向器件的封装和系统集成。 4. 1 功率模块的先进封装技术 研究了烧结技术（如Ag烧结）在SiC功率模块中的应用，以及低电感母线（Busbar）结构的设计，以替代传统的引线键合，从而大幅降低封装寄生电感，这对提升开关性能至关重要。探讨了3D集成技术在提高热管理效率方面的潜力。 4. 2 实用化的在线与离线测试方法 精确的测试是验证高频系统的关键。本章介绍了高频电压/电流探头的正确使用方法，如何进行环路阻抗分析（LIA）以评估系统稳定性，以及利用热成像和脉冲加载技术对高频器件进行寿命加速测试的规范和步骤。 4. 3 展望：SiC与GaN的协同发展 本书最后展望了功率电子的未来：SiC在兆瓦级（MW）高压应用（如轨道交通、电网侧储能）中的领导地位，以及GaN在千瓦级（kW）低压高频应用（如快速充电器、航空电子）中的统治地位。探讨了异质集成、模块化多电平变换器（MMC）等前沿技术如何结合WBG器件，共同构建更具适应性的未来电网和电力系统。 --- 总结 本书内容详实，理论深度与工程实用性并重，是电力电子工程师和研究人员深入掌握宽禁带技术，并将其转化为高性能、高可靠性电力电子产品的关键参考书。它不仅教授“如何使用”SiC和GaN，更阐明了“为何如此设计”才能真正发挥这些革命性材料的潜力。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书的定价虽然略高于同类书籍，但在我看来，它的性价比是极高的。它不仅仅是一本教材，更像是一套集理论、设计规范、工程实践经验于一体的综合性参考资料包。作者在描述诸如EMI/EMC的抑制方法时，给出的建议非常务实，不是空泛的“要做好屏蔽”，而是具体到走线长度、滤波元件的选型参数范围，甚至是PCB叠层结构的影响分析。这种注重细节和实操性的内容，对于我们这些需要在短时间内拿出可靠设计方案的工程技术人员来说，是无价之宝。我特别赞赏作者对最新行业标准和安全规范的融合，使得书中的设计指导具有极强的现实指导意义。总结来说，这本书的重量和厚度并非徒有虚名，它所承载的知识密度和工程智慧，足以让任何一位电力电子领域的从业者或学生受益匪浅。它是一部值得反复研读、常备手边的权威著作，其影响力会随着时间的推移而愈发凸显。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个相对较晚的阶段接触到这本书的，当时我已经对电力电子领域有了一些基础认识，但总感觉在某些前沿技术的理解上还存在“隔靴搔痒”的感觉，这本书的出现彻底改变了这种状况。作者对新型拓扑结构和控制策略的阐述，其深度和广度是很多同类书籍望尘莫及的。我尤其关注了其中关于SiC（碳化硅）器件在高频应用中的挑战与对策那一章，里面详细剖析了高频带来的寄生效应问题，以及如何通过巧妙的布局和驱动电路设计来抑制这些不利影响。这种深入到物理层面的讨论，让我对“高频”二字有了更立体的认识。此外，书中对不同调制方式的优缺点进行了细致的对比，并结合具体的应用场景给出了明确的建议，这对于我们做产品设计时进行权衡取舍非常有指导意义。阅读过程中，我发现自己对那些原本模糊不清的“黑箱”概念，如死区时间优化、共振点精确控制等，都有了豁然开朗的感觉。这本书不仅告诉你“是什么”，更深入地解释了“为什么”和“该怎么做”，实实在在地提升了我的工程实践能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的参考文献和资料的引用部分做得相当出色，体现了作者深厚的学术功底和严谨的治学态度。我注意到，许多关键结论都有明确的出处标注，这为读者提供了进一步深入研究的清晰路径。在阅读过程中，我曾就书中的某一特定控制算法的稳定性问题产生了疑问，本以为需要花费大量时间去查阅其他文献，但书中对该算法的局限性和在特定工作区间的补偿策略已经做了非常详尽的说明，让人感到作者考虑得非常周全。相比于市面上一些只停留在表面介绍的新技术，这本书真正做到了对原理的深度挖掘。它对开关器件的非线性特性和热管理策略的论述，非常贴合当前电力电子设备小型化、高功率密度的发展趋势。每一次翻阅，都能发现一些之前被忽略的细节，这些细节往往是决定一个设计成败的关键所在。可以说，这本书为我构建了一个坚实而全面的知识框架，让我能够更自信地面对复杂系统的设计挑战。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，一开始我对这本书的期望值并没有那么高，总觉得这种专业书籍难免会有些枯燥乏味，但阅读体验远超预期。作者的叙事方式非常流畅，仿佛在进行一场精心编排的学术演讲。它巧妙地平衡了理论的严谨性和可读性，没有为了追求高深而故作晦涩难懂的表达。比如，在处理复杂的数学推导时，作者总会穿插一些生活化的类比或者历史背景介绍，这不仅缓解了阅读的疲劳，更帮助我们将抽象的数学模型与实际物理现象联系起来。我尤其喜欢作者在章节末尾设置的“思考与拓展”部分，它们往往会引导读者去探索更深层次的问题，或者关注行业内最新的研究动态，这极大地激发了我主动学习的兴趣。这本书的价值不仅在于知识的传递，更在于它培养了一种系统思考和批判性分析问题的思维模式。它教会我不要轻易接受现有结论，而是要追溯其理论基础，并思考在新的边界条件下的适用性。对于希望从“会用”迈向“精通”的工程师来说，这本书无疑是一剂强效催化剂。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧给我留下了深刻的第一印象，那种沉稳又不失现代感的封面设计，拿在手里就有一种专业书籍的质感。内页的纸张选择也非常考究，长时间阅读下来眼睛的疲劳感明显减轻了不少。我特别欣赏作者在结构组织上的用心，知识点的层层递进非常自然，初学者也能很快跟上节奏。比如，在介绍基础理论的部分，作者没有简单地堆砌公式，而是通过大量的工程实例来辅助说明，使得抽象的概念立刻变得具体、可触摸。尤其是对于一些关键器件的选型和应用场景的分析，简直是教科书级别的详尽，我甚至发现了一些我在实际工作中走过弯路的教训都能在这本书里找到清晰的指导。它不像是那种冷冰冰的技术手册，更像是一位经验丰富的前辈，带着你一步步深入这个复杂而迷人的领域。光是那些精美的电路图和波形分析图，就足以值回票价，它们清晰地揭示了能量转换过程中的微妙变化，对于理解开关损耗和效率优化至关重要。这本书绝对是案头必备的工具书，不是那种读完就束之高阁的类型，而是需要时随时翻阅的参考宝典。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆