深入浅出电源设计

第1章基本电路拓扑工作原理

1?1Buck变换

1?1?1Buck变换基本原理

1?1?2CCM模式的Buck变换稳态分析

1?1?3DCM和临界模式Buck变换稳态工作分析

1?1?4同步Buck分析

1?2Boost变换

1?2?1Boost变换基本原理

1?2?2连续工作模式的Boost变换

1?2?3非连续和临界工作模式的Boost变换

1?3Buck-Boost变换

1?3?1CCM模式工作的Buck-Boost变换

1?3?2Buck-Boost变换的非连续工作模式

1?3?3实用的Buck-Boost线路——Sepic和Zeta线路分析

1?4反激变换

1?4?1反激变换原理和变压器的设计

1?4?2反激电源变压器的气隙

1?4?3RCC自激变换原理及变压器设计

1?4?4RCC充电器

1?5小信号模型分析

1?6正激变换器简介

1?7半桥变换器简介

1?8半桥LLC谐振变换电路原理分析

1?9开关电源峰值、平均值和有效值电流计算

本章总结

第2章开关电源的控制模式

2?1开关电源的PWM控制

2?2电压模式控制原理及优缺点分析

2?3峰值电流模式控制原理及优缺点分析

2?3?1斜率补偿的电路实现

2?3?2斜率补偿设计实例

2?4平均电流模式控制原理及优缺点分析

2?5滞环电流模式控制PWM

2?6相加模式控制PWM

本章总结

第3章开关电源环路控制设计

3?1元器件的高频分布参数

3?1?1电感器高频等效电路

3?1?2电容器高频等效电路

3?2基本控制理论

3?2?1零、极点及传递函数

3?2?2基本环节及传递函数

3?3控制系统的时域分析

3?3?1典型输入信号

3?3?2一阶系统的动态响应（过渡过程）

3?3?3二阶系统的动态响应

3?4控制系统的稳定性

3?5控制系统的频率特性

3?5?1对数频率特性图（波特图）

3?5?2相位裕度与增益（幅值）裕度

3?5?3用波特图分析常见零、极点性能

3?6开关电源负反馈控制

3?6?1开关电源环路的开环和闭环增益

3?6?2环路的稳定性判据

3?7开关电源频率补偿电路

3?7?1单极点补偿，Ⅰ类补偿

3?7?2双极点、单零点补偿，Ⅱ类补偿

3?7?3三极点、双零点补偿 ，Ⅲ类补偿

3?8开关电源环路频率补偿设计实例

本章总结

第4章开关电源中的电感变压器

4?1电磁基本知识

4?1?1基本概念和定律

4?1?2高斯定理

4?1?3安培环路定律

4?1?4法拉第定律

4?1?5磁路的基本知识

4?2材料磁化的基本知识

4?2?1磁性材料的磁化

4?2?2饱和磁滞回线和基本参数

4?3磁化曲线的测量和显示

4?3?1测试原理和电路

4?3?2示波器显示磁滞曲线的原理和线路

4?3?3高频下的磁化曲线

4?4磁芯磁化的电磁能量关系

4?5磁芯损耗

4?6电感变压器基本知识

4?6?1电感

4?6?2变压器

4?6?3实际变压器等效模型

4?7磁芯电感的计算

4?7?1不带气隙磁芯电感的计算

4?7?2带气隙磁芯电感的计算

4?8开关电源常用的软磁材料

4?8?1铁氧体

4?8?2磁粉芯

4?9线圈

4?9?1线圈的绝缘

4?9?2线圈损耗

4?9?3集肤效应

4?9?4邻近效应

4?10变压器绕法与漏感

4?11变压器杂散（寄生）电容

4?12无源损耗

4?13开关电源中功率变压器和电感的设计

4?13?1功率电感

4?13?2单端反激变压器

4?13?3正激变换器变压器

4?13?4双端变换的磁芯变压器

4?13?5磁放大器

4?13?6尖峰抑制磁珠

4?13?7交流电流互感器

4?13?8脉冲直流互感器

4?14电磁元件损耗与温升的简易计算方法

4?15电磁元件工艺设计规范

4?15?1变压器设计工艺规范

4?15?2电感设计工艺规范

本章总结

第5章开关电源的电磁兼容

5?1EMC的基本知识

5?1?1电磁兼容的标准

5?1?2电磁兼容的测试

5?2分贝的知识

5?3时域信号的频谱分析

5?4峰值、准峰值及平均值检测

5?5差模信号和共模信号

5?6开关电源的地线

5?6?1地线的分类

5?6?2地线干扰

5?6?3开关电源的接地策略

5?7开关电源的电磁屏蔽

5?7?1波阻抗

5?7?2电磁屏蔽效能

5?7?3电磁屏蔽的孔洞和缝隙

5?8EMI滤波器技术

5?8?1EMI电源滤波器网络及其插入损耗分析

5?8?2滤波器的反射系数

5?8?3EMI滤波器元件

5?8?4差模/共模滤波器的分析

5?8?5电源线衰减

5?8?6专用电源滤波器

5?9PCB布线与电磁兼容设计

5?9?1PCB布线电感

5?9?2PCB电磁辐射

5?9?3影响差模电流真实回路的因素

5?9?4PCB线路板边缘的一些问题

5?10瞬态脉冲干扰的抑制

5?11传导辐射超标的对策

5?11?1传导超标的对策

5?11?2辐射发射超标的对策

5?12谐波电流的相关知识

5?12?1谐波标准

5?12?2按谐波限值不同对设备的分类

5?13开关电源中的安规

5?13?1安全认证机构

5?13?2CB制度

5?13?3设备按安规标准的分类

本章总结

参考文献

降压电路（buck）、升压电路（boost）、升降压电路（buck-boost）、反激电路（flyback）、正激电路（forward）、半桥电路（half bridge）及LLC谐振电路等的工作原理及其优缺点。 （2） 电路的工作模式：连续工作模式（CCM）、断续工作模式（DCM）及临界工作模式(BCM)的原理和工作过程。（3）开关电源的控制模式：电压控制模式、峰值电流模式、平均值电流模式、滞环电流控制模式、相加模式等的原理和优缺点，前馈补偿、频率补偿、频率匹配等的原理和实现方法。 （4）环路补偿设计：自动控制原理、增益带宽对电源性能的影响，零、极点补偿和环路稳定的标准，进行零、极点补偿的原理和方法。具体的电流环路、电压环路控制补偿设计实例，Ⅰ类补偿、Ⅱ类补偿和Ⅲ类补偿等。（5）磁芯、电感和变压器：电磁三大定律，磁学分析，高频开关电源的磁芯材料，变压器的设计，损耗、温升、绝缘分析，线圈，集肤效应，邻近效应，变压器的绕制和工艺等。 （6）电磁兼容EMC：LISN、传导和辐射、电场、磁场、电磁屏蔽、EMI滤波器的原理和设计、接地、PCB Layout，以及共模干扰和差模干扰的产生和抑制。 本书是电源工程师们多年的设计知识、实践、经验的总结，但不是笔者一个人的努力和结果，而是与很多一线从事开关电源研发、设计、生产的资深工程师和技术人员交流、研究、讨论和总结的结果。本书摒弃了一些不实用的、大而全、晦涩难懂的理论，尽量从工程师的角度出发，专注于电源研发工程师实际工作中常碰到的一些重要问题，追求理论和实践相结合（无理论解释不通的实践，也无实践不支持的理论）。刚入职场的新人，可以通过本书深入浅出、娓娓道来的知识，系统地学习开关电源设计。这个过程可能要花一些时间，不过一旦详细学习和研究过后，应该会对实际电源设计工作有一个系统、全面、高屋建瓴的把握和理解。如果是中级或者中高级读者，本书的内容可以作为平时工作中温故而知新、研发产品、debug等相对系统而全面的电源理论参考书。如果是高手甚或以上读者，对本书所述的内容早已参透本质，也可在写一些报告、总结、讲义的时候偶尔翻翻。正因为是站在巨人肩膀上的总结，本书要感谢赵修科、杨继深、CMG(郭春明)、yhuming等众多电源前辈和高手，还要感谢斜阳古道、nansir、sometimes、qqmm6397、cheng47、Jerome、whateverj、weitt、xieyue、nongfu、jacky800、nsezcy、harry1982、chinatx、jxgem、liuxinming等众多电源工程师网友的讨论和支持。尽管笔者不断努力完善本书对电源知识的总结，但由于水平所限，书中一定还会存在这样或那样的错误和不足，笔者将保持谦虚谨慎、积极学习的心态，期待大家批评指正。