开关电源手册

第一部分 常用离线开关电源的功能和基本要求第1章 基本要求概述1.1 导论1.2 输入瞬变电压保护1.3 电磁兼容性1.4 差模噪声1.5 共模噪声1.6 静电屏蔽1.7 输入熔断器的选择1.8 交流电整流与电容输入滤波器1.9 浪涌限制1.10 启动方法1.11 软启动1.12 防止启动过电压1.13 输出过电压保护1.14 输出欠电压保护1.15 过载保护（输入功率限制）1.16 输出限流1.17 高压双极型晶体管基极驱动要求1.18 比例驱动电路1.19 抗饱和技术1.20 缓冲器网络1.21 直通1.22 输出滤波,共模噪声和输入输出隔离1.23 供电故障信号1.24 供电正常信号1.25 双输入电压供电运行方式1.26 供电维持时间1.27 同步1.28 外部禁止方式1.29 强制均流1.30 远程取样1.31 P端连接1.32 低压禁止1.33 电压和电流的限制值调节1.34 考虑安全标准要求第2章 交流电力线的浪涌保护2.1 导论2.2 位置类别2.3 浪涌发生的概率2.4 浪涌电压波形2.5 瞬变抑制器件2.6 金属氧化物压敏电阻2.7 瞬变保护二极管2.8 充气浪涌放电器2.9 交流滤波器和瞬变抑制器的组合使用2.10 A类别瞬变抑制滤波器2.11 B类别瞬变抑制滤波器2.12 完全瞬变保护的状况2.13 接地电压的电震应力的原因2.14 习题第3章 开关电源的电磁干扰3.1 导论3.2 EMI/RFI传播模式3.3 输电线传导型干扰3.4 安全标准（接地电流）3.5 输电线滤波器3.6 在干扰源抑制EMI3.7 实例3.8 线路阻抗稳定网络3.9 线路滤波器设计3.10 共模线路滤波电感3.11 共模线路滤波电感的设计实例3.12 串模电感3.13 习题第4章 静电屏蔽4.1 导论4.2 应用于开关设备的静电屏蔽4.3 变压器的静电屏蔽和安全屏蔽4.4 输出元件上的静电屏蔽4.5 减小有气隙变压器磁心的辐射型EMI4.6 习题第5章 熔断器选择5.1 导论5.2 熔断器参数5.3 熔断器的类型5.4 选择熔断器5.5 晶闸管过电压急剧保护熔断器5.6 变压器输入熔断器5.7 习题第6章 离线开关电源的整流与电容输入滤波6.1 导论6.2 典型的双电压电容输入滤波电路6.3 等效串联电阻Rs6.4 恒功率负载6.5 恒电流负载6.6 整流器与电容器的波形6.7 输入电流、电容纹波与峰值电流6.8 有效输入电流Ie与功率因数6.9 选择浪涌抑制电阻6.10 电阻因数Rsf6.11 设计实例6.12 直流输出电压与整流电容输入滤波器的校准6.13 整流电容输入滤波器直流输出电压的计算实例6.14 选择储能或滤波电容的大小6.15 电力线路熔断器额定值的选择6.16 功率因数与效率的测量6.17 习题第7章 浪涌控制7.1 导论7.2 串联电阻7.3 热敏浪涌抑制7.4 有源抑制电路（双向三极晶闸管启动电路）7.5 习题第8章 启动方法8.1 导论8.2 无源耗能启动电路8.3 晶体管有源启动电路8.4 脉冲启动电路第9章 软启动与低压禁止9.1 导论9.2 软启动电路9.3 低压禁止9.4 习题第10章 接通电压过冲抑制10.1 导论10.2 开关电源接通电压过冲的典型原因10.3 防止过压10.4 习题第11章 过压保护11.1 导论11.2 过压保护的种类11.3 第一类：晶闸管过电压急剧保护11.4 过电压急剧保护的性能11.5 简单过电压急剧保护电路的局限性11.6 第二类：过压钳位技术11.7 采用晶闸管过电压急剧保护方式的过压钳位11.8 用于晶闸管过电压急剧保护过压保护电路的熔断器选择11.9 第三类：基于限压技术的过压保护11.10 习题第12章 欠压保护12.1 导论12.2 欠压抑制特性参数12.3 基本工作原理12.4 实际电路描述12.5 实际电路工作原理12.6 瞬态特性12.7 习题第13章 过载保护13.1 导论13.2 过载保护的类型13.3 类型1：超功率限制13.4 类型1形式A：原边超功率限制13.5 类型1形式B：超功率延时关断保护13.6 类型1形式C：逐个脉冲的超功率或过电流限制13.7 类型1形式D：恒功率限制13.8 类型1形式E：反激超功率限制13.9 类型2：输出恒流式限制13.10 类型3：用熔断器、限流电路或跳闸设备的过载保护13.11 习题第14章 折返输出限流14.1 导论14.2 折返限流的原理14.3 用于线性电源的折返限流电路的工作原理14.4 折返限流电源中的 锁定 14.5 具有交叉连接负载的折返锁定问题14.6 折返限流在开关电源中的应用14.7 习题第15章 高压双极型晶体管基极驱动的基本条件15.1 导论15.2 二次击穿15.3 不正确的关断驱动波形15.4 正确的关断波形15.5 正确的接通波形15.6 反非饱和驱动技术15.7 高压晶体管最佳的驱动电路15.8 习题第16章 双极型晶体管的比例驱动电路16.1 导论16.2 一个比例驱动电路的例子16.3 导通工作过程（比例驱动）16.4 关断工作过程（比例驱动）16.5 驱动变压器的恢复16.6 宽范围比例驱动电路16.7 导通工作过程（宽范围比例驱动电路）16.8 关断工作过程（宽范围比例驱动电路）16.9 带有高压晶体管的比例驱动16.10 习题第17章 高压晶体管的抗饱和技术17.1 导论17.2 二极管贝克钳位电路17.3 习题第18章 缓冲网络18.1 导论18.2 具有负载线整形的缓冲电路18.3 工作原理18.4 经验估计缓冲网络元件值18.5 计算求得缓冲网络元器件的值18.6 晶体管Q1的关断损耗18.7 缓冲网络的电阻值18.8 缓冲网络中电阻的功耗18.9 密勒电流效应18.10 组合低功耗缓冲二极管电路18.11 高压双极晶体管的典型驱动电路18.12 习题第19章 交叉导通19.1 导论19.2 防止交叉导通19.3 禁止交叉耦合19.4 电路的工作19.5 习题第20章 输出滤波器20.1 导论20.2 基本要求20.3 开关方式输出的滤波器的寄生效应20.4 二级滤波器20.5 高频扼流圈实例20.6 谐振滤波器20.7 谐振滤波器实例20.8 共模噪声滤波器20.9 选择输出滤波器的元件值20.10 降压变换器的主输出电感的取值20.11 设计实例20.12 输出电容值20.13 习题第21章 供电故障报警电路21.1 导论21.2 供电故障与持续低电压21.3 供电故障的简单报警电路21.4 动态供电故障报警电路21.5 独立的供电故障报警模块21.6 反激变换器的供电故障报警21.7 快速供电故障报警电路21.8 习题第22章 多输出变换器的辅助输出电压的中心校正22.1 导论22.2 实例22.3 用饱和电抗器调整电压22.4 电抗器的设计22.5 习题第23章 辅助电源系统23.1 导论23.2 60Hz电源变压器23.3 辅助变换器23.4 工作原理23.5 稳定的辅助变换器23.6 高效辅助电源23.7 主变换变压器驱动辅助电源23.8 习题23.9 低噪声分布式辅助变换器23.10 分布式辅助电源系统的结构框图23.11 模块1，整流器和线性稳压器23.12 模块2，正弦波逆变器23.13 输出模块23.14 正弦波逆变器的变压器设计第24章 稳压电源的并联工作24.1 导论24.2 主从工作24.3 压控电流源24.4 强迫型均流24.5 并联冗余运行24.6 习题第二部分 设计：理论与实践第1章 多输出反激开关电源1.1 导论1.2 期望特性1.3 工作方式1.4 工作原理1.5 储能阶段1.6 能量转换方式（反激阶段）1.7 确定工作方式的因数1.8 不规则传递函数1.9 变压器通过能力1.10 特性特征1.11 110W离线式反激电源性能举例1.12 习题第2章 反激变压器设计--针对离线反激式开关电源2.1 导论2.2 磁心参数和气隙的影响2.3 常用设计方法2.4 110W反激变压器设计例子2.5 反激变压器饱和及暂态影响2.6 小结2.7 习题第3章 减小晶体管开关应力3.1 导论3.2 自跟踪电压抑制3.3 反激变换器 缓冲 电路3.4 习题第4章 选择反激变换器功率元件4.1 导论4.2 原边元件4.3 副边功率元件4.4 输出电容4.5 电容寿命4.6 小结4.7 习题第5章 对角半桥反激变换器5.1 导论5.2 工作原理5.3 有用性质5.4 变压器设计5.5 驱动电路5.6 工作频率5.7 缓冲器元件5.8 习题第6章 自激振荡直接离线反激变换器6.1 导论6.2 工作种类6.3 常规工作原理6.4 隔离的自激振荡反激变换器6.5 控制电路（简要描述）6.6 不规则振荡6.7 自激振荡反激变换器主要参数小结6.8 习题第7章 应用电流型控制的反激变换器7.1 导论7.2 应用于自激振荡反激变换器的功率限制和电流型控制7.3 电压控制环7.4 输入纹波抑制7.5 在可变频率反激变换器中使用场效应晶体管7.6 习题第8章 离线单端正激变换器8.1 导论8.2 工作原理8.3 输出扼流圈取值的限定因素8.4 多输出8.5 能量恢复绕组（P2）8.6 优点8.7 缺点8.8 习题第9章 正激变换器的变压器设计9.1 导论9.2 变压器设计实例9.3 选择功率晶体管9.4 最后设计注意事项9.5 变压器饱和9.6 小结第10章 对角半桥正激变换器10.1 导论10.2 工作原理第11章 对角半桥正激变换器变压器设计11.1 导论11.2 设计注意事项第12章 半桥推挽占空比控制变换器12.1 导论12.2 工作原理12.3 系统优点12.4 存在的问题12.5 电流型控制和次谐波纹波12.6 防止交叉导通12.7 缓冲元件（半桥）12.8 软启动12.9 变压器设计12.10 优化磁通密度12.11 暂态条件12.12 计算原边匝数12.13 计算最小原边匝数12.14 计算副边匝数12.15 控制和驱动电路12.16 双倍磁通效应12.17 习题第13章 桥式变换器13.1 导论13.2 工作原理13.3 变压器设计（全桥）13.4 变压器设计举例13.5 阶梯形饱和13.6 瞬间饱和影响13.7 强迫磁通密度平衡13.8 习题第14章 低功率自激振荡辅助变换器14.1 导论14.2 一般工作原理14.3 工作原理,单变压器变换器14.4 变压器设计第15章 单变压器双晶体管自激振荡变换器15.1 导论15.2 工作原理（增益限制开关）15.3 限制开关电流15.4 选择磁心材料15.5 变压器设计（饱和磁心型变换器）15.6 习题第16章 双变压器自激振荡变换器16.1 导论16.2 工作原理16.3 饱和驱动变压器设计16.4 选择磁心尺寸和材料16.5 主功率变压器设计16.6 习题第17章 DC-DC变压器概念17.1 导论17.2 DC-DC变压器概念的基本原理17.3 DC-DC变压器举例17.4 习题第18章 多输出混合调整系统18.1 导论18.2 降压变换器,与DC-DC变换器串联18.3 工作原理18.4 降压变换器部分18.5 直流变压器选择18.6 同步混合调节器18.7 具有副边后调节的混合调节器18.8 习题第19章 占空比控制推挽变换器19.1 导论19.2 工作原理19.3 缓冲元件19.4 推挽变换器中的阶梯形饱和19.5 磁通密度平衡19.6 推挽变压器设计（一般考虑）19.7 双倍磁通19.8 推挽变压器设计实例19.9 习题第20章 DC-DC开关变换器20.1 导论20.2 工作原理20.3 控制和驱动电路20.4 开关变换器的电感绕组设计20.5 电感绕组设计实例20.6 常规性能参数20.7 纹波调节器20.8 习题第21章 高频可饱和电抗功率调节器（磁占空比控制）21.1 导论21.2 工作原理21.3 饱和电抗器功率调节器原理21.4 可饱和电抗功率调节器的应用21.5 饱和电抗器品质因数21.6 选择合适的磁心材料21.7 可饱和电感器的控制21.8 限流饱和电抗器调整器21.9 推挽饱和电抗器副边功率控制电路21.10 饱和电抗器调节器的优点21.11 饱和电抗器调节器的一些限制因素21.12 恒流或恒压复位情况（高频不稳定情况）21.13 饱和电抗器的设计21.14 设计举例21.15 习题第22章 恒流电源22.1 导论22.2 恒压电源22.3 恒流电源22.4 依从电压22.5 习题第23章 可调线性电源23.1 导论23.2 基本工作（功率部分）23.3 驱动电路23.4 晶体管消耗的最大功率23.5 功率损耗的分布23.6 电压控制和限流电路23.7 控制电路23.8 习题第24章 可调开关电源24.1 导论24.2 可调开关技术24.3 反激变换器的特殊性质24.4 工作原理24.5 实际限制因数24.6 实际设计中的折中24.7 初始条件24.8 对角半桥24.9 原理方框图（大概描述）24.10 系统控制原理24.11 各方框的功能24.12 原边功率限制24.13 小结第25章 可调开关电源的变压器设计25.1 设计步骤25.2 可调频率方式25.3 习题第三部分 应用设计第1章 开关电源中的电感和扼流圈1.1 导论1.2 简单的电感1.3 共模线路滤波电感1.4 共模线路滤波电感图解法设计举例（采用E型铁氧体磁心）1.5 共模电感（E型铁氧体磁心）的计算1.6 串联型线路输入滤波电感1.7 扼流圈（直流偏置的电感）1.8 带气隙的E型铁氧体磁心扼流圈的经验设计方法举例1.9 采用AP图解法和计算的方法来设计降压和升压电路中的扼流圈1.10 降压变换器中扼流圈（铁氧体磁心）的AP1.11 铁氧体磁心和铁粉磁心（棒状）扼流圈1.12 习题第2章 大电流铁粉磁心扼流圈2.1 导论2.2 储能扼流圈2.3 磁心导磁率2.4 带气隙的E型铁粉磁心2.5 面积乘积（AP）图解法设计E型扼流圈（铁粉磁心）2.6 AP图解法设计E型铁粉磁心扼流圈示例第3章 铁粉环型磁心扼流圈3.1 导论3.2 环型磁心首选设计方法3.3 摆幅扼流圈3.4 绕组的选择3.5 A方案绕组设计举例3.6 B方案绕组设计举例3.7 C方案绕组设计举例3.8 磁损耗3.9 总损耗和温升3.10 线性环型扼流圈的设计附录3.A 面积乘积公式的推导（储能扼流圈）附录3.B 填充系数和电阻系数的推导附录3.C 图3.3.1所示诺模图的推导第4章 开关型变压器的设计（一般原则）4.1 导论4.2 变压器尺寸（一般考虑）4.3 最优效率4.4 最优的磁心尺寸和磁通密度摆幅4.5 根据面积乘积计算磁心大小4.6 原边面积系数Kp4.7 绕组填充系数Ku4.8 均方根电流系数Kt4.9 频率对变压器尺寸的影响4.10 磁通密度摆幅&Delta；B4.11 机构规范对变压器尺寸的影响4.12 原边绕组匝数的计算4.13 副边绕组匝数的计算4.14 半匝绕组4.15 导线尺寸4.16 集肤效应和导线的最优厚度4.17 绕组拓扑结构4.18 温升4.19 效率4.20 温升较高时的设计4.21 消除双股线绕组中的击穿应力4.22 RFI屏蔽和安全屏蔽4.23 变压器的半匝绕法4.24 变压器完工及真空浸渍4.25 习题附录4.A 变压器设计中AP公式的推导附录4.B 高频变压器绕组的集肤和邻近效应第5章 利用诺模图优化150W变压器的设计示例5.1 导论5.2 磁心的大小和最优的磁通密度摆幅5.3 磁心和磁心线轴的参数5.4 原边绕组匝数的计算5.5 原边绕组匝数的计算5.6 原边绕组的集肤效应5.7 副边绕组匝数5.8 副边导线的直径5.9 副边集肤效应5.10 设计注意问题5.11 设计检验5.12 原边铜损耗5.13 副边铜损耗5.14 磁损耗5.15 温升5.16 效率第6章 变压器的阶梯式趋于饱和效应6.1 导论6.2 减小阶梯式趋于饱和效应的方法6.3 占空比控制的推挽式变换器中的强制磁通平衡6.4 电流型控制系统中的阶梯式趋向饱和问题6.5 习题第7章 双倍磁通第8章 开关电源的稳定性和控制环路补偿8.1 导论8.2 开关电源不稳定的一些原因8.3 控制环路稳定的方法8.4 稳定性测试方法8.5 测试步骤8.6 瞬态测试分析8.7 伯德图8.8 闭环电源系统伯德图的测量步骤8.9 伯德图的测量设备8.10 测试技术8.11 开环电源系统伯德图的测量步骤8.12 用 差分方法 确定最优补偿特性8.13 不稳定性难以解决的原因8.14 习题第9章 右半平面零点9.1 导论9.2 对右半平面零点动态性的说明9.3 右半平面零点简要说明9.4 习题第10章 电流型控制的控制方式10.1 导论10.2 电流型控制的控制原理10.3 转换电流型控制为电压控制10.4 完全能量传递电流型控制反激变换器的性能10.5 在连续电感电流变换器拓扑中电流型控制的优点10.6 斜率补偿10.7 电感电流连续模式降压变换器的电流型控制优点10.8 电流型控制的固有缺点10.9 采用电流型控制的推挽式拓扑的磁通平衡10.10 电流型控制半桥变换器和其他使用隔直电容器的10.11 小结10.12 习题第11章 光电耦合器11.1 导论11.2 光电耦合器接口电路11.3 稳定性和噪声灵敏度11.4 习题第12章 开关电源用电解电容器的纹波电流额定值12.1 导论12.2 根据公布的数据建立电容器有效值的纹波电流的额定值12.3 在开关型输出滤波电容器应用中建立纹波电流有效值12.4 推荐的测试过程12.5 习题第13章 无感分流器13.1 导论13.2 分流器13.3 简单分流器的电阻与电感的比值13.4 测量误差13.5 低电感分流器结构13.6 习题第14章 电流互感器14.1 导论14.2 电流互感器的类型14.3 磁心尺寸和磁化电流（所有类型）14.4 电流互感器的设计步骤14.5 单向电流互感器设计举例14.6 第二种类型,推挽应用的交流电流互感器14.7 第三种类型,反激式电流互感器14.8 第四种类型,直流电流变流器（DCCT）14.9 在反激变换器中应用电流互感器第15章 测量用的电流探头15.1 导论15.2 特殊用途的电流探头15.3 单向（不连续）电流脉冲测量用电流探头的设计15.4 选择磁心尺寸15.5 计算所需要的磁心截面积15.6 检查磁化电流误差15.7 电流探头在直流和交流电流中的应用15.8 高频交流电流探头15.9 低频交流电流探头15.10 习题第16章 开关电源的散热管理16.1 导论16.2 高温对半导体寿命和电源故障率的影响16.3 自然通风散热器、热交换器、热分流器和它们的电气模拟16.4 热电路和等效电气模拟16.5 热容量Ch（电容C的模拟）16.6 计算结点温度16.7 计算热交换器的尺寸16.8 优化热传导路径方法和在什么地方使用 导热连接的散热膏 16.9 对流、辐射或者传导16.10 热交换器的效率16.11 输入功率对热阻的影响16.12 热阻和热交换器的面积16.13 强迫通风冷却16.14 习题第四部分 补充内容第1章 有源功率因数校正1.1 导论1.2 功率因数校正基础、误解和事实1.3 无源功率因数校正1.4 有源功率因数校正1.5 其他调节器拓扑结构1.6 降压变换器1.7 变换器的组合使用1.8 功率因数控制的集成电路1.9 典型的集成电路控制系统1.10 实用设计1.11 控制IC的选择1.12 功率因数控制部分1.13 降压部分驱动级1.14 功率元器件附录1.A 用于功率因数校正升压电路的扼流圈的设计实例第2章 硬开关的优缺点以及全谐振式开关电源2.1 导论2.2 硬开关方法的优缺点2.3 全谐振式开关系统2.4 电流型并联谐振式镇流器2.5 绕线式元件的设计2.6 结论第3章 准谐振式开关变换器3.1 导论3.2 硬开关方法3.3 全谐振式方法3.4 准谐振式系统3.5 全桥零电压换流移相调制10kW准谐振变换器3.6 Q1~Q4桥式电路的驱动时序3.7 功率开关时序3.8 零电压开关的最佳条件3.9 确定最优谐振电感（L1e）3.10 变压器漏感3.11 输出整流器的缓冲3.12 开关速度和换流周期3.13 原边和副边的功率电路3.14 功率波形和功率传递的条件3.15 MOSFET的基本驱动原理3.16 调制和控制电路3.17 功率级MOSFET的开关不对称性3.18 结论3.19 控制IC第4章 全谐振式自激振荡电流型MOSFET型正弦波变换器4.1 导论4.2 基本MOSFET谐振式逆变器4.3 启动MOSFET逆变器4.4 改进型栅极驱动电路4.5 其他启动方法4.6 辅助电源4.7 小结第5章 单一电压控制的宽范围正弦波振荡器5.1 导论5.2 频率和幅值控制原理5.3 宽范围正弦波VCO的工作原理5.4 电路性能电源常用术语参考文献

　　《开关电源手册（第3版）》是介绍开关电源技术的实用指导手册。全书共分四部分，70章。主要内容包括常用离线开关电源的功能与基本要求、设计原理与实践、实用设计和交流功率因数校正等。《开关电源手册（第3版）》叙述简洁，提供了大量的线路图和波形图，并给出了不多见的诺模图，方便读者分析和设计。　　《开关电源手册（第3版）》适用于开关电源的专业设计人员和研究人员，也适用于电类学生、初级工程师和感兴趣的非专业人士。