高效功率器件驱动与保护电路设计及应用实例

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页数:298
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出版时间:2009-10
价格:39.00元
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isbn号码:9787115213174
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  • IGBT
  • 功率器件
  • 驱动电路
  • 保护电路
  • 开关电源
  • 电机驱动
  • 电力电子
  • 应用实例
  • 设计
  • 高效
  • 电路
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具体描述

《高效功率器件驱动与保护电路设计及应用实例》结合国内外高效功率器件(以MOSFET和IGBT为主)的发展和最新应用技术,系统地讲解了半导体功率器件基础知识、高效功率器件驱动与保护电路、高效功率器件集成驱动电路、现代功率器件模块化技术、功率器件应用设计实例等内容。

《高效功率器件驱动与保护电路设计及应用实例》内容新颖实用,文字通俗易懂,具有较高的实用价值,可供电信、信息、航天、军事、工控、电气传动及家电等领域从事功率器件应用设计的工程技术人员阅读,也可供高等院校相关专业的师生参考。

《电源管理芯片设计与仿真实践》 内容简介 本书聚焦于现代电源管理芯片(Power Management IC, PMIC)的设计流程、关键技术与实际应用。旨在为电子工程师、集成电路设计人员以及相关专业学生提供一本内容详实、技术深入且注重实践操作的参考指南。全书结构清晰,从基础理论出发,逐步深入到复杂模块的设计与系统集成,最终覆盖到产品验证与可靠性分析。 第一部分:电源管理基础与系统架构 本部分为深入设计奠定理论基础。首先,详细阐述了开关模式电源(SMPS)与线性稳压器(LDO)的工作原理、拓扑选择依据及其在不同应用场景下的优缺点比较。重点分析了电流模式控制与电压模式控制的环路稳定性分析方法,特别是引入了先进的平均模型和状态空间法进行精确预测。 随后,本书深入剖析了现代高性能PMIC的系统级架构。涵盖了从系统需求分析到芯片框图确定的全过程,包括对输入电压范围、输出纹波、瞬态响应、功耗预算和PCB布局敏感度的综合考量。特别讨论了多路输出、高集成度PMIC中的电源域划分、时钟域同步以及低噪声设计策略。 第二部分:关键模块电路设计技术 本部分是本书的核心,详细介绍了构成高效PMIC的各个关键电路模块的原理、设计细节与优化技巧。 1. 开关变换器核心电路设计 功率级设计: 深入讲解了同步降压(Buck)、升压(Boost)及反相Buck-Boost拓扑的电流应力、占空比限制与热设计。对于MOSFET的选择,不仅限于RDS(on)和Qg,更引入了FOM(Figure of Merit)指标,并讨论了宽禁带半导体(如GaN、SiC)在超高频开关电源中的应用潜力与驱动挑战。 高端与低端驱动器(Gate Drivers): 详细剖析了自举(Bootstrap)电路的设计与优化,特别是针对快速开关过程中产生的关断延迟和米勒平台效应的处理。介绍了死区时间(Dead Time)的精确控制技术,以避免上下管直通(Shoot-Through)现象,并讨论了地弹(Ground Bounce)对驱动信号完整性的影响。 电流检测与保护电路: 涵盖了内嵌电流检测电阻、沟道电阻检测以及高精度跨导放大器(OTA)在电流环路中的应用。重点阐述了过流保护(OCP)、短路保护(SCP)和反向电流保护(Reverse Current Protection)的快速响应机制设计,包括如何利用滞后时间(Hysteresis)和锁存/非锁存的保护策略选择。 2. 误差放大器与环路补偿 本书对反馈环路的设计给予了极大的篇幅。详细讲解了II型、III型补偿网络的数学模型推导与元件值计算。着重探讨了对于轻负载(Light Load)条件下,传统补偿网络可能导致的环路不稳定问题,并介绍了如脉冲频率调制(PFM)模式下的动态补偿技术。同时,引入了基于波特图和根轨迹分析的系统性校准方法。 3. 辅助电路与集成技术 启动与电源排序(Sequencing): 详述了如何设计保证系统启动顺序的精密时序电路,包括使用延迟链、看门狗定时器和专用的排序逻辑。 低压差(LDO)设计: 针对LDO,详细介绍了其内核电路(基准源、误差放大器、调整管)的设计,特别是如何在高PSRR(电源抑制比)和低输出噪声之间进行权衡。讨论了如何通过优化调整管的尺寸和配置来降低压降(Dropout Voltage)。 带隙基准源(Bandgap Reference): 提供了经典与新型PVT(工艺、电压、温度)补偿基准源的设计思路,并给出了提升基准源输出精度的修调(Trimming)技术。 第三部分:仿真、验证与应用实例 本部分强调理论到实践的转化,采用工业界主流的仿真工具和流程。 1. SPICE级与系统级仿真 全面指导读者使用如Spectre/Eldo等工具进行晶体管级(Transistor Level)的瞬态、噪声和失真分析。重点演示了如何使用Verilog-A/AMS对整个电源模块进行行为级建模,以便在系统级仿真中快速评估参数变化对整体系统性能的影响。讲解了蒙特卡洛分析(Monte Carlo Analysis)在PVT角分析中的应用,确保设计的鲁棒性。 2. PCB布局与热管理 强调了“设计即布局”的理念。深入剖析了高频开关电源PCB布局的“热回路”与“信号回路”的规划原则。讨论了去耦电容的选型、放置优化(ESR/ESL最小化)以及环路面积对EMI(电磁干扰)的影响。针对高电流密度设计,介绍了导热过孔(Thermal Via)的应用和散热垫(Heatsink Pad)的设计规范。 3. 实际应用案例剖析 本书精选了数个典型的PMIC应用案例,包括: 高性能CPU/GPU供电方案: 采用多相、快速瞬态响应的Buck设计。 便携式设备电池充电与保护: 详细分析了CC/CV(恒流/恒压)充电算法的实现与电池管理系统(BMS)的接口设计。 隔离型DC-DC解决方案的EMC/EMI优化: 探讨了面向汽车电子和工业控制环境的传导与辐射抗扰度设计。 通过这些详尽的实例,读者可以掌握从规格书理解、架构确立到最终产品验证的全生命周期设计流程。 本书特点: 深度与广度兼顾: 不仅覆盖了基础理论,更融入了当前业界前沿的高速、高效率、高集成度设计挑战。 实践导向: 理论推导后紧跟仿真与设计细节,强调工程实现的具体方法。 面向未来: 涵盖了下一代功率半导体驱动和高频开关技术的发展趋势。

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