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出版者:人民邮电出版社

作者:Sanjaya Maniktala

出品人:

页数:331

译者:王志强

出版时间:2008-10

价格:49.00元

装帧:

isbn号码:9787115185006

丛书系列:图灵电子与电气工程丛书

图书标签:

• 开关电源
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《电力电子器件与应用》 简介 本书深入探讨了现代电力电子技术的核心——电力电子器件，以及它们在各种应用中的实际工作原理和设计考量。本书旨在为读者提供一个全面而深入的理解，从基础的半导体物理特性到先进的器件模型和可靠性分析，再到如何在具体系统中有效地选择、应用和优化这些关键组件。 第一部分：电力电子器件基础 本部分首先回顾了半导体器件的基本概念，为后续的深入分析打下坚实基础。我们将从 PN 结的形成和特性出发，详细介绍二极管的工作原理，包括其正向导通、反向阻断以及各种开关特性。随后，本书将着重讲解双极结型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）的结构、工作机理和参数。对于 BJT，我们将深入分析其电流放大作用、饱和与截止状态，并介绍不同类型的 BJT（如 NPN 和 PNP）。对于 FET，我们将详细阐述 MOSFET 和 JFET 的栅控特性、阈值电压、跨导等关键参数，并区分增强型和耗尽型器件。 紧接着，本书将重点介绍在电力电子领域扮演至关重要角色的几类器件： 功率二极管： 除了一般二极管的特性，功率二极管还需关注其高电流、高电压承受能力，以及快速恢复特性。我们将介绍快恢复二极管、肖特基二极管等，并分析其在整流、续流等应用中的优势。 功率双极结型晶体管 (BJT)： 与小信号 BJT 不同，功率 BJT 需要承受更高的功率耗散。本书将讨论其击穿电压、安全工作区 (SOA)、热管理等问题，以及功率 BJT 的封装技术。 功率场效应晶体管 (MOSFET)： 尤其是 N 沟道增强型 MOSFET，在现代电力电子电路中应用极其广泛。我们将详细解析其导通电阻 (RDS(on))、栅电荷、开关损耗等参数，并讨论其并联和串联应用时的注意事项。 绝缘栅双极晶体管 (IGBT)： IGBT 结合了 MOSFET 的栅控特性和 BJT 的高功率承受能力，是中高功率应用中的主流器件。本书将详细分析 IGBT 的结构、工作原理、栅极驱动特性、关断过程的拖尾电流问题，以及其在逆变、斩波等电路中的应用。 可关断晶闸管 (GTO) 和门极可控开关 (GCT)/集成门极换流晶闸管 (IGCT)： 对于更高功率和特殊应用，GTO 及其后续发展 GCT/IGCT 提供了重要的解决方案。我们将介绍它们的触发和关断机制，以及它们在高功率变流器中的地位。 碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 器件： 随着新材料的出现，SiC 和 GaN 器件以其优越的耐高压、耐高温、低损耗和高频率特性，正日益成为电力电子技术的前沿。本书将对这些新型器件的物理特性、器件结构、驱动要求和应用潜力进行深入探讨。 第二部分：电力电子器件模型与仿真 准确的器件模型是进行电路设计和仿真分析的基础。本部分将介绍不同类型电力电子器件的电路模型，涵盖从简单的理想模型到更复杂的非线性模型。我们将讨论 SPICE 模型及其参数提取方法，并讲解如何利用仿真工具（如 PSpice, LTspice, MATLAB/Simulink 等）对器件的动态特性、稳态特性以及在不同工作条件下的行为进行精确预测。仿真将作为验证设计思路、优化器件参数、分析故障模式的重要手段。 第三部分：电力电子器件的驱动与保护 要使电力电子器件正常工作，必须提供合适的驱动信号，并对其进行有效的保护。本部分将详细讲解各种功率器件（BJT, MOSFET, IGBT 等）的栅极或基极驱动电路设计。我们将分析驱动电路的开关速度要求、驱动能力、隔离要求以及死区时间控制等关键问题。 同时，过电压、过电流、过热是导致器件损坏的常见原因。本书将深入探讨各种保护技术，包括： 过电流保护： 介绍限流电阻、保险丝、快速断路器、以及更复杂的基于电流传感器的瞬时过流保护策略。 过电压保护： 讨论 RC 阻尼网络、续流二极管、瞬态电压抑制器 (TVS) 和压敏电阻等在抑制电压尖峰、防止器件过压击穿中的作用。 热管理： 详细分析器件的功率损耗机制（导通损耗、开关损耗），热阻概念，以及如何通过散热器、风扇、水冷等散热方式，确保器件在安全温度范围内工作。我们将探讨热设计方法论，并介绍热仿真在优化散热方案中的应用。 开关损耗分析与降低： 深入分析器件在开关过程中的能量损耗，并介绍各种降低开关损耗的技术，例如软开关技术（零电压开关 ZVS，零电流开关 ZCS），以及优化门极电阻、死区时间等。 第四部分：电力电子器件在应用中的可靠性与选择 器件的可靠性直接关系到整个电力电子系统的稳定性和寿命。本部分将从材料、制造工艺、封装技术等角度，分析影响器件可靠性的因素。我们将介绍加速寿命试验、失效模式分析 (FMEA) 等可靠性评估方法。 最后，本书将提供一套实用的器件选择指南。在面对具体应用需求时，如何根据电压、电流、功率、开关频率、效率要求、成本、可靠性等综合因素，从海量器件型号中做出最优选择，将是设计的关键。我们将结合实际案例，演示如何进行器件参数匹配、安全裕度计算，以及如何考虑环境因素（温度、湿度、振动等）对器件性能和寿命的影响。 《电力电子器件与应用》是一本理论与实践相结合的书籍，适合从事电力电子系统设计、产品研发的工程师，以及相关专业的学生。通过学习本书，读者将能够深刻理解各种电力电子器件的工作原理、特性和局限性，掌握器件的模型建立、驱动设计、保护策略以及可靠性分析等关键技能，从而能够设计出高效、稳定、可靠的电力电子产品。

评分☆☆☆☆☆

可以说原作还是不错的，很贴合实际的一些知识都有介绍。 但是，这个翻译。。。 既然要做，能否认真的校对以下。 这应该就是一个导师给自己的学生一人分配一部分翻译出来的。 可以说学理的人在语言能力方面的匮乏表现的淋漓尽致。很多地方前言不搭后语。 而且翻译的人之间也没有...  

评分☆☆☆☆☆

《精通开关电源设计》书中第208页补偿网络曲线图中“控制对象”曲线，我计算来在极点前（3.9K）是吻合的，到后面就逐渐合不上了，比如：曲线上当频率为100K时，增益大约为-20DB，计算如下：由195页的公式G（s）=Vin/Vramp*(1/L*C)/(-OMG*OMG+j(OMG)*(1/(R*C))+1/(L*C)) 其中当...

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

我印象最深的是关于控制环路设计那一章的论述，它简直就是一本关于“系统稳定性”的教科书，而不是一本单纯的器件应用指南。过去很多电源书只是简单地介绍了PID控制器的基本结构，然后就让读者自己去试错，结果就是在负载瞬态响应测试中，不是出现大幅度的过冲就是恢复时间过慢。然而，这本书却极其细致地剖析了不同拓扑结构（比如反激、正激、全桥）在状态空间中的动态模型建立过程。作者没有回避复杂的数学推导，反而巧妙地将这些复杂的有源元件模型融入到对零相位点（ZHP）和右半平面极点（RHP Pole）的分析中。更让我茅塞顿开的是关于“虚拟电容”和“电流模式控制”在提高系统带宽和抑制噪声方面的综合应用。我尝试按照书中建议的方法，用一个简单的Sallen-Key补偿网络来替代传统的Type-III补偿器，对一个高压输入、大输出电压变化的电源进行了设计，结果是其瞬态恢复时间缩短了近40%，并且在EMI测试中，高频噪声的抑制也比原先方案好了很多，这在实际产品认证中是至关重要的优势。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“高级故障分析与鲁棒性设计”部分，绝对是为那些身经百战的老工程师准备的“锦囊”。市面上大多数书籍专注于“如何让它工作”，但很少有书籍深入探讨“如何让它在各种极端或非理想条件下依然能保持稳定工作”。书中对各种瞬态干扰和异常情况的模拟和应对策略进行了详尽的阐述，例如：输入电网的浪涌冲击、输出端的电磁耦合干扰（EMI/EMC的实际战场表现）、以及器件老化导致的参数漂移。我曾经被一个难以复现的间歇性过流保护问题困扰了数周，尝试了更换各种比较器和采样电阻都无济于事。最终，我参考书中关于“快速瞬态去耦”和“双重保护冗余”的建议，修改了检测电路的滤波网络和锁存机制，问题迎刃而解。这本书教会我的不是简单的电路连接，而是如何培养对电源系统内在脆弱性的洞察力，从而构建出真正意义上的“工业级”鲁棒产品。

评分☆☆☆☆☆

从材料科学和热管理角度来看，这本书也展现了远超一般设计手册的深度。很多时候，我们把开关电源的可靠性问题归咎于元器件的质量，但这本书却把焦点放在了“热应力管理”上。作者详细分析了MOSFET和SiC器件在不同开关频率下的开关损耗、传导损耗与热阻的关系。特别是关于散热器的设计部分，它不仅仅停留在计算热阻的层面，而是引入了多物理场耦合的概念，讨论了气流组织、PCB过孔热传导路径优化，甚至连封装材料的导热系数对器件寿命的影响都有详细的量化分析。我特别欣赏其中关于“热点识别与预测”的章节，书中提供了一套结合红外热成像和有限元模型的验证流程，让我可以准确地在设计初期就预见到哪些区域会成为潜在的热瓶颈。这套系统性的热设计方法，使得我最近设计的一个500W高密度模块的平均工作温度降低了近10摄氏度，极大地提升了MTBF（平均故障间隔时间）。

评分☆☆☆☆☆

对于面向未来技术的探索，这本书也展现了极强的超前性。它在最后一章对GaN（氮化镓）和SiC（碳化硅）器件的全面集成应用做了深入的展望和技术剖析。它没有停留在简单介绍这些新材料的优点，而是详细对比了它们在不同开关速度、驱动电路要求以及热阻抗方面的差异，并给出了具体的驱动电路设计范例，特别是针对高频开关带来的“栅极振铃”和“dV/dt过冲”问题的解决方案。我按照书中关于SiC MOSFET高频驱动特性的建议，重新设计了一个基于推挽结构的10kW车载充电器原型。通过优化驱动器的布局和采用特定的关断电阻网络，我们成功将开关损耗降低了20%，并且可以稳定运行在500kHz以上。这本书的价值在于，它不仅巩固了传统知识，更重要的是，它提供了通往下一代电力电子技术的设计路线图，确保读者不会在技术迭代的浪潮中掉队。

评分☆☆☆☆☆

这本《精通开关电源设计》的作者显然对电力电子领域有着极为深刻的理解，书中对于磁性元件的设计与优化部分简直是神来之笔。我以前在设计高频变压器时，总是在效率和体积之间难以取舍，尤其是在考虑铁损和铜损的平衡点时，总是感觉像在摸着石头过河。这本书里提供的那些基于有限元分析（FEA）的详细建模和仿真验证过程，彻底颠覆了我过去那种凭经验估算的习惯。它不仅给出了精确的公式推导，更重要的是，它展示了如何将这些理论应用于实际的PCB布局和绕线工艺中，比如，如何通过优化磁芯的间隙和采用特定的Litz线结构来最大程度地降低趋肤效应和邻近效应。读完这部分，我立刻着手优化了一个我之前产品中的LLC谐振转换器，仅仅调整了变压器的匝数比和气隙尺寸，效率就从94%稳步提升到了96.5%，而且在满载温升测试中表现也更加稳定。对于那些希望把开关电源设计推向极致，追求每一分效率提升的工程师来说，这部分内容绝对是无价之宝，它提供的不是简单的“食谱”，而是构建高效磁学系统的“蓝图”。

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豆瓣标注的第一本非文学书，以后还会增加几本

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豆瓣标注的第一本非文学书，以后还会增加几本

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不错

评分☆☆☆☆☆

1107-10

评分☆☆☆☆☆

挺好的一本书