开关稳压电源的设计与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:长谷川彰

出品人:

页数:257

译者:

出版时间:2006-8

价格:37.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030174963

丛书系列:图解实用电子技术丛书

图书标签:

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现代电源技术前沿探索：从理论基石到智能控制的跨越 本书简介 在信息技术飞速发展的今天，电子设备对稳定、高效、可靠的电源供应提出了前所未有的高要求。本书并非专注于某一特定拓扑结构的开关稳压电源设计与应用，而是着眼于整个电源系统领域的前沿技术、设计哲学以及未来发展趋势。它旨在为工程师、研究人员和高级电子技术爱好者提供一个广阔的视角，深入剖析现代电源系统在效率优化、电磁兼容性（EMC）、热管理、智能化控制以及新兴材料应用等关键领域所面临的挑战与解决方案。 本书的结构围绕着电源系统设计的四个核心支柱展开：基础理论的深化、拓扑结构的演进、关键器件的革新与智能化的集成。 --- 第一部分：电源系统设计理论的深化与边界拓展 本部分超越了传统电源设计中对基本传递函数的简单求解，而是深入探讨了在极端工作条件下电源系统的非线性动态特性。 1. 复杂负载下的动态性能分析与建模： 在诸如高精度医疗设备、数据中心服务器等场景中，负载电流变化的速度和幅度往往是非线性的且瞬态明显。本书详细介绍了状态空间平均法在高阶、多环路控制系统中的应用，特别关注了在轻载、过载以及负载突变情况下，如何利用先进的建模技术（如SPICE模型与物理建模的结合）精确预测系统的瞬态响应，并据此设计出更具鲁棒性的环路补偿策略，例如Type III 补偿器的改进版本，以应对快速变化的阻抗匹配问题。 2. 高频开关对系统级的耦合效应研究： 随着开关频率的不断提高，传统上被忽略的寄生参数（如PCB走线电感、封装引脚的电容）开始对系统性能产生决定性影响。本书聚焦于电磁波传播理论在PCB布局中的应用，阐述了如何通过场（Field）分析而不是仅依赖路（Circuit）分析来指导高频开关节点的布局，减少环路面积，从而抑制高频噪声的辐射与传导。此外，对近场耦合和串扰的分析，是保证多路电源系统独立性和稳定性的关键。 3. 热-电-力学耦合分析在可靠性中的作用： 现代电源模块的小型化趋势使得散热压力剧增。本书引入了有限元分析（FEA）的原理，阐述了如何对功率器件（MOSFET、GaN HEMT等）的热阻抗、结温与机械应力之间的关系进行耦合建模。这不仅关乎散热片设计，更涉及到键合线（Bond Wire）的疲劳寿命预测和封装材料的热膨胀系数匹配，从而实现基于热寿命预测的设计，而非简单的温度限制。 --- 第二部分：先进拓扑结构与器件革命 本部分关注电源架构的根本性创新，以及支撑这些创新的半导体材料的突破。 1. 软开关与零损耗技术的精进： 本书系统梳理了谐振转换器（LLC、LCC）的设计优化路径，重点不在于基本原理，而在于如何在高变比、宽输入电压范围内实现连续导通模式（CCM）与不连续导通模式（DCM）的平滑过渡。同时，详细分析了准谐振（QR）与自激振荡（Self-Oscillating）拓扑在实现极高频率运行（数MHz）时的挑战，如磁性元件的饱和与损耗控制。 2. 宽禁带（WBG）器件的系统级集成策略： 碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）是驱动下一代电源技术的核心。本书深入探讨了将这些器件从实验室推向大规模应用的工程实践。这包括：超快开关过渡期（纳秒级）的驱动电路设计（如何有效管理米勒效应和栅极振铃）、抗dv/dt冲击的布局规范，以及可靠的短路保护机制在超高频操作下的实现。特别分析了GaN器件在混合集成（Monolithic Integration）与异质集成（Heterogeneous Integration）中的不同设计哲学。 3. 磁性元件的结构重塑与集成化： 磁性元件（变压器和电感）往往是高频开关电源中的主要体积和损耗来源。本书探讨了平面磁学、3D堆叠技术在提高功率密度上的潜力。详细介绍了Litz线缆的优化编织技术以减少趋肤和邻近效应，以及如何利用铁氧体材料的先进配方（如高饱和磁通密度、低损耗磁芯）来适应更高开关频率下的工作需求，并介绍了集成式磁性元件（将变压器和电感集成在PCB或封装内）的设计流程与热管理挑战。 --- 第三部分：电源系统的智能化与自适应控制 本部分展望了电源系统如何从一个被动的能量转换单元，演变为一个能够感知、学习和优化的智能节点。 1. 数字控制的深度应用与高级算法： 摒弃传统的模拟PID控制，本书着重介绍基于高性能微控制器（MCU）或FPGA的数字电源控制。内容涵盖数字滞环控制（Digital Hysteresis Control）、前馈补偿（Feedforward）与模型预测控制（MPC）在宽范围输入/输出电源设计中的实际应用案例。重点解析了如何利用快速傅里叶变换（FFT）在实时在线监测开关频率、占空比和负载特性的基础上，实现自适应阻尼系数调节。 2. 状态监测、预测性维护与工业物联网（IIoT）： 电源的寿命和可靠性可以通过持续的健康监测来预测。本书详细描述了脉冲电流分析（PCA）和热阻抗特征监测在早期识别电容老化、MOSFET失效等问题上的方法。讨论了如何利用边缘计算将电源的运行数据（电压、温度、效率曲线）通过工业标准协议（如OPC UA）安全地传输至云端，实现资产的远程状态评估（RCM）。 3. 可重构电源架构（Reconfigurable Power Architectures）： 在航空航天和国防领域，电源必须适应多种工作模式。本书探讨了基于多相交错（Multi-Phase Interleaving）和可级联模块化转换器（CMC）的设计理念，如何通过软件指令动态地改变拓扑结构（例如，从Buck模式切换到Boost模式，或改变相数以优化轻载效率），以实现对能源输入的最佳匹配和最高系统级效率。 --- 第四部分：电磁兼容性（EMC）与系统级安全设计 在高度集成的系统中，EMC不再是事后补救的环节，而是设计之初就要考虑的系统固有属性。 1. 辐射发射的源识别与抑制： 本书不局限于传统的滤波设计，而是深入分析了共模（CM）噪声源与差模（DM）噪声源的精确隔离。通过三维电磁场仿真，识别出电流环路面积（Current Loop Area）和高频电压斜率（dV/dt）对辐射频谱的贡献，并提出如“近场屏蔽环（Near-Field Shielding Ring）”和优化PCB叠层中的参考平面连续性等高级布局技巧。 2. 瞬态过电压（OVP/UVP）的快速响应机制： 针对交流输入侧的浪涌和直流输出侧的负载瞬变，本书重点介绍了快速钳位技术，如利用MOV（金属氧化物变阻器）与快速箝位二极管阵列的协同作用，以及如何设计能够在毫秒内响应的硬件级过压保护（OHP）电路，确保系统在极端事件下的数据完整性。 总结 本书构建了一个跨越材料、器件、拓扑、控制与系统集成的知识体系。它要求读者不仅精通传统的电路理论，更要掌握现代物理建模、热力学分析和先进数字信号处理的能力，是电源设计领域向更高集成度、更高效率和更高可靠性迈进的综合性参考指南。

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我在为一款便携式电子设备开发电源解决方案，对低功耗和高效率有着极致的追求。《开关稳压电源的设计与应用》这本书，我希望它能在“低功耗开关稳压电源设计”方面提供一些创新的思路和技术。我非常关注书中关于“如何通过优化控制策略和器件选择来降低待机功耗和轻载效率”的内容。例如，我希望书中能介绍一些适用于低功耗应用的PWM（脉冲宽度调制）控制模式，如Burst Mode（突发模式）或Skip Mode（跳周期模式），以及它们的工作原理和优势。同时，我也希望能看到书中关于如何选择低静态电流的功率MOSFET、低损耗的磁性元件，以及如何优化PCB布局来减小寄生损耗等方面的建议。对于电池供电设备而言，延长续航时间是用户最关心的点之一，因此，书中如果能提供一些在实际设计中实现超低待机功耗和高轻载效率的成功案例或设计指南，将对我完成项目至关重要。

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我是一名电子硬件开发工程师，经常需要处理各种复杂的电源设计需求，我希望能从《开关稳压电源的设计与应用》这本书中获取更深层次的知识和解决方案。我非常关注书中关于“多输出开关稳压电源的设计与挑战”这一章节。我希望书中能详细讲解如何设计具有多个独立输出电压的开关电源，并分析其中的难点，例如如何保证各个输出的电压精度和交叉调整率，以及如何处理不同输出负载变化时对其他输出的影响。我希望能看到书中介绍一些常见的实现多输出的方法，例如使用带有多个绕组的变压器、独立的整流和滤波电路，或者通过一些特殊的控制策略来同时调节多个输出。此外，书中如果能探讨一些如何优化多输出开关电源的整体效率和成本的设计思路，例如如何通过合理的拓扑选择和器件配置来减少额外的损耗和元件数量，那将对我非常有价值。

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我对电源管理技术一直有着浓厚的兴趣，特别是像《开关稳压电源的设计与应用》这样的专业书籍，更是我学习和研究的对象。我特别关注书中关于“EMI抑制技术与电源电磁兼容性设计”的部分。我深知开关电源在工作时会产生高频电磁干扰，如果不加以有效抑制，可能会对其他敏感电子设备造成影响。我希望能看到书中详细介绍EMI的产生机理，以及常见的EMI传导和辐射路径。同时，我也期待书中能详细阐述各种EMI抑制措施，例如输入和输出滤波器的设计（包括共模和差模滤波器的选择与计算），EMI屏蔽的设计（如金属外壳的设计要求，以及屏蔽体的接地处理），以及PCB布局布线中如何降低EMI辐射（例如合理布局高频器件，缩短关键信号路径，使用地平面等）。书中如果能提供一些符合相关EMC标准的实际设计案例，并分析其设计思路，那将对我非常有启发。在日益严苛的电子产品EMC法规下，掌握有效的EMI抑制技术，是电源设计中不可或缺的一环。

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我是一名业余电子爱好者，平时喜欢自己动手做一些小项目，最近正好想尝试设计一个用于DIY音响系统的电源。在寻找相关资料时，偶然发现了《开关稳压电源的设计与应用》这本书，翻了几页后，感觉这本书非常适合我这种有一定基础但又需要系统学习的读者。我特别关注书中关于“功率器件选择与驱动”这部分内容，因为这往往是决定电源效率和稳定性的关键。我希望能看到书中详细讲解如何根据电源的额定功率、工作频率、以及所处的环境温度等因素，来精确计算和选择合适的功率MOSFET或IGBT，比如关注其导通电阻、耐压、开关速度、以及热阻等参数。同时，对于功率器件的驱动电路，书中如果能提供几种经典的驱动方案，并分析它们的优劣，例如对于高侧MOSFET的自举升压驱动，或者独立的驱动IC应用，以及如何在驱动电路中加入死区时间控制，以防止功率器件的直通损坏，那就太实用了。另外，关于PCB的布局布线，特别是高频开关部分如何减小寄生电感和寄生电容，以及如何处理电源回路的电流路径，使之尽可能短而宽，这些细节如果书中能够细致说明，对于避免EMI和提高电源性能将有很大帮助。我期待书中能够配有丰富的图示和实际电路案例，这样我才能更好地理解和应用。

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作为一名在嵌入式系统领域工作多年的工程师，我深知一个稳定可靠的电源系统对于整个产品的重要性。虽然我日常工作中接触到的电源设计任务不多，但当我看到《开关稳压电源的设计与应用》这本书时，我还是被深深吸引了。我比较关注书中关于“反馈与稳态控制”的部分，因为这是保证开关电源输出电压稳定的核心。我希望能看到书中对比例-积分-微分（PID）控制器在开关电源中的应用进行深入分析，包括如何根据电源的动态特性来整定PID参数，以及如何处理不同负载变化下的瞬态响应。此外，我也对其中的“电流模式控制”和“电压模式控制”这两种主流控制方式的原理、特点、以及各自的优缺点有浓厚的兴趣，并希望书中能提供一些关于如何选择和实现这两种控制方式的指导。对于书中可能涉及到的无感电流检测技术，或者利用MOSFET的Rds(on)进行电流检测的简单方法，我也抱有很大的期待，因为这可以简化电路设计，降低成本。最后，我非常希望书中能有一些关于如何对电源进行稳定性分析的内容，例如Bode图分析，以及如何通过补偿网络的设计来保证电源的闭环系统的稳定性，这对于我后续工作中遇到的更复杂的电源设计问题，无疑会提供宝贵的参考。

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我是一名电子产品测试工程师，日常工作中需要对各种电源进行性能测试和故障排查。《开关稳压电源的设计与应用》这本书，虽然我不是直接的设计者，但对书中关于“电源的测试与调试方法”的内容非常感兴趣。我希望书中能详细介绍开关稳压电源在设计完成后，需要进行的各项性能测试，例如稳态输出电压精度、负载调整率、线性调整率、纹波和噪声测试、动态响应测试、效率测试、以及过载保护和短路保护功能的测试等。对于如何使用示波器、电子负载、功率计等测试仪器，来准确地测量这些参数，书中如果能提供清晰的操作步骤和注意事项，那将非常有帮助。同时，我也希望书中能探讨一些常见的开关稳压电源故障现象，以及相应的故障诊断和排除思路，比如输出电压不稳定、效率低下、产生异响、过热等问题，它们的可能原因和排查方法。这本书能否帮助我更深入地理解电源的工作原理，从而在测试中发现设计上的潜在问题，并给出更专业的建议，是我非常期待的。

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我是一名初学者，对电子设计领域充满热情，最近正打算系统地学习开关稳压电源。《开关稳压电源的设计与应用》这本书，我希望它能成为我的入门指南。我特别期待书中能够提供清晰易懂的理论讲解，将复杂的概念分解开来，并配以大量的图示和示意图，帮助我直观地理解。例如，对于电感、电容、二极管、MOSFET等基本元器件在开关电源中的作用，以及它们是如何配合工作的，希望能有详细的介绍。我非常关注书中关于“基本开关稳压电源拓扑结构（如Buck、Boost）的工作原理”的讲解，希望能用最简单的方式解释清楚它们如何实现升压或降压。同时，我也希望书中能包含一些“基础的电路设计实例”，并详细讲解每一个元器件的选取理由和计算方法，让我能够跟着书中的步骤，自己动手画出简单的原理图，并进行初步的仿真。对于书中关于“如何搭建简单的测试平台，并观察电源的输出波形”的内容，我也非常期待，这能帮助我将理论知识转化为实践经验。

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刚拿到这本《开关稳压电源的设计与应用》，虽然我还没来得及深入研读，但从目录和前几章的概览来看，它就给我一种“干货满满”的印象。我尤其期待书中关于各种拓扑结构的深入分析，比如正激、反激、推挽、半桥、全桥等，以及它们各自的优缺点、适用场景和设计考量。我之前在一些技术论坛或者零散的技术文章里看到过这些内容，但总是碎片化的，很难形成一个系统性的认识。我希望这本书能将这些不同拓扑的原理、核心元件的选择（例如功率MOSFET、二极管、变压器、电感、电容的选型原则和计算方法），以及它们在实际应用中的性能表现，进行清晰、详尽的阐述。同时，我关注的还有如何根据具体的输入输出电压、功率需求、效率要求、以及成本预算等因素，来选择最合适的拓扑结构。书中对于设计流程的梳理，从概念设计到原理图绘制，再到PCB布局布线，以及最后的调试测试，如果能有详细的步骤和注意事项，那将是极大的帮助。此外，对于实际应用中经常遇到的EMI（电磁干扰）问题，以及如何进行抑制和符合相关标准，如果书中也有专门的章节进行讲解，那更是锦上添花。毕竟，一个设计精良的开关电源，不仅要工作稳定可靠，还要尽可能地减少对周围电子设备的干扰，这在现代电子产品中显得尤为重要。

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作为一名产品经理，我虽然不直接参与技术的细节实现，但对项目的技术可行性和成本控制有着高度的关注。《开关稳压电源的设计与应用》这本书，我希望能从中了解行业内的技术发展趋势和成本效益分析。我特别关注书中关于“不同开关稳压电源拓扑在成本与性能上的权衡”的讨论。我希望书中能对比分析不同拓扑结构（如Buck、Boost、Buck-Boost、SEPIC、Cuk等）在器件数量、复杂性、性能指标（如效率、纹波、动态响应）以及整体成本上的差异。例如，某些拓扑结构可能需要更多的无源元件，但却能实现更好的性能；而另一些拓扑可能结构更简单，成本更低，但性能上有所牺牲。书中如果能提供一些实际应用的案例分析，比较不同拓扑在特定应用场景下的优劣和成本效益，那将对我进行产品选型和成本预算提供非常有价值的参考。我对书中关于如何通过优化设计来降低物料成本和制造成本的策略也非常感兴趣。

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我是一名电子专业在读研究生，目前正在进行一项关于新能源汽车充电桩电源的研究课题，急需一本能够深入讲解开关稳压电源设计原理和技术的书籍。《开关稳压电源的设计与应用》这本书的标题正是我需要的。我尤其对书中关于“功率变换器设计中的损耗分析与效率优化”这一章节的内容充满期待。我希望能看到书中详细分析不同拓扑结构中，各个功率器件（如MOSFET、二极管）的传导损耗和开关损耗的计算方法，以及磁性元件（如变压器、电感）的铜损和铁损的来源和计算。对于如何通过选择低损耗的功率器件、优化磁性元件的设计（例如采用更高频率的磁芯材料、改进绕组工艺），以及采用软开关技术（如ZVS、ZCS）来降低开关损耗，书中如果能提供具体的计算公式和设计建议，那将对我完成研究课题大有裨益。此外，我希望书中能探讨一些先进的效率优化技术，例如同步整流技术的应用，以及如何结合数字控制技术来实现更精细的功率管理和效率提升。在新能源领域，效率是决定产品竞争力的关键因素之一，因此，我对这部分内容的需求非常迫切。

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日本的电子行业，不是一般的强……

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开关电源始终入不了门。嘿嘿。

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开关电源的水真是深啊 完全是考验看电路视野的标尺啊

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开关电源始终入不了门。嘿嘿。