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第1章 开关电源设计的一般考虑 1

1.1 概述 1

1.2 开关电源的技术指标 2

1.3 国内外的工频电网 5

1.4 蓄电池 6

1.4.1 铅蓄电池的工作原理 6

1.4.2 铅蓄电池的放电原理 8

1.4.3 铅蓄电池的充电原理 8

1.4.4 铅蓄电池的放电特性 9

1.4.5 容量 11

1.4.6 铅蓄电池的充电特性和充电方法 11

1.4.7 铅蓄电池的主要故障 13

1.5 负载 14

1.5.1 计算机电源 14

1.5.2 电话电源 15

1.5.3 LED照明电源 16

1.5.4 荧光灯电源 16

1.6 开关电源设计准备 17

1.6.1 拓扑选择 17

1.6.2 工作频率选择 17

1.6.3 效率与损耗分配 17

第2章 拓扑的应用选择 19

2.1 引言 19

2.2 开关电源常用拓扑 19

2.2.1 Buck电路 20

2.2.2 反激变换器 25

2.2.3 正激变换器 43

2.2.4 推挽变换器 50

2.2.5 半桥式功率电路 58

2.2.6 全桥功率电路 60

2.3 有源功率因数校正 62

2.3.1 功率因数的概念 62

2.3.2 功率因数校正目的与意义 63

2.3.3 功率因数校正技术及其实用电路 64

2.3.4 Boost型PFC的工作原理与控制方法 67

2.4 谐振变换器 73

2.4.1 半桥零电压准谐振变换器 74

2.4.2 半桥零电流准谐振变换器 78

2.4.3 不对称半桥谐振变换器 81

2.4.4 LLC谐振变换器 92

2.5 开关电源的选择方法 97

第3章 常用元器件的选择 99

3.1 电阻 99

3.1.1 电阻的类型 99

3.1.2 电阻值与公差 100

3.1.3 最大电压 103

3.1.4 功率定额 103

3.1.5 可变电阻 105

3.1.6 电阻的电感和电流检测电阻 105

3.1.7 表面贴装元件 107

3.1.8 压敏电阻 107

3.2 电容器 110

3.2.1 基本原理 110

3.2.2 电容量计算 111

3.2.3 电路中的电容 112

3.2.4 电容器的主要参数 113

3.2.5 电容类型和应用场合 115

3.2.6 开关电源中电容器选择和使用 124

3.3 功率半导体器件 133

3.3.1 功率二极管 134

3.3.2 功率开关晶体管 143

3.3.3 功率开关晶体管比较和选择 167

3.4 光电耦合器件 168

3.4.1 光电耦合器的工作原理 168

3.4.2 线性光电耦合器 170

3.5 运算放大器 171

3.5.1 结构封装 171

3.5.2 运算放大器的主要参数 172

3.5.3 运算放大器的使用和选择 174

3.6 比较器 174

3.6.1 单门限比较器 175

3.6.2 双门限比较器——迟滞比较器 176

第4章 磁元件的设计 179

4.1 电磁的单位 179

4.1.1 磁感应强度 179

4.1.2 磁导率 179

4.1.3 磁场强度 180

4.1.4 磁通 180

4.2 两个基本定律 180

4.2.1 安培定律 180

4.2.2 电磁感应定律 181

4.2.3 能量守恒关系 182

4.3 电感与互感 182

4.4 单位之间的换算 183

4.5 变压器 184

4.5.1 理想变压器 184

4.5.2 实际变压器 185

4.5.3 反激变压器 186

4.6 磁性材料 186

4.6.1 材料的特性 187

4.6.2 剩磁感应 188

4.6.3 其他特性限制 189

4.7 磁性元件设计 192

4.7.1 磁性元件设计一般问题 192

4.7.2 变压器设计 204

4.7.3 电感设计 211

4.8 平面磁元件设计 234

4.8.1 平面变压器 234

4.8.2 扁平变压器的设计 236

4.8.3 集成磁技术 247

第5章 辅助电路设计 249

5.1 控制电路 249

5.1.1 电压型集成控制电路 249

5.1.2 电流型集成控制电路 253

5.1.3 PFC和PWM控制的组合芯片 257

5.1.4 谐振控制芯片 264

5.1.5 高频开关电源软开关控制器 271

5.2 单片开关电源芯片 280

5.3 辅助电源 286

5.3.1 自举供电 286

5.3.2 独立辅助电压源 289

5.4 缓冲电路 292

5.4.1 缓冲电路的作用 293

5.4.2 RCD和RLD缓冲电路 293

5.4.3 无损缓冲电路 295

5.4.4 二极管缓冲电路和缓冲电路中电容选择 302

5.4.5 缓冲元件参数选择 306

第6章 闭环设计 307

6.1 负反馈 308

6.1.1 负反馈的基本概念 308

6.1.2 负反馈基本关系 308

6.1.3 反馈深度与深度负反馈 309

6.1.4 环路增益 309

6.1.5 负反馈放大器的类型 309

6.2 频率响应 314

6.2.1 频率响应基本概念 314

6.2.2 基本电路的频率响应 315

6.3 负反馈自激振荡 319

6.3.1 负反馈放大器稳定工作条件 319

6.3.2 放大器频率特性的校正 321

6.4 开关电源闭环设计 324

6.4.1 概述 325

6.4.2 环路增益 326

6.4.3 误差放大器的幅频特性曲线的设计 329

6.4.4 考虑输出电容有Resr以及电路经过LC滤波器的相移 330

6.4.5 设计举例 331

6.4.6 Ⅲ型误差放大器和传递函数 333

6.4.7 设计举例 334

6.4.8 反馈环路的条件稳定 336

6.4.9 断续模式反激变换器的稳定 337

6.4.10 断续模式反激变换器的误差放大器的传递函数 339

6.5 开关电源环路稳定的试验方法 341

6.5.1 开环响应测试 341

6.5.2 交流和直流信号叠加电路 343

6.5.3 在闭环情况下测量变换器环路响应 344

6.6 电流型控制变换器 346

6.6.1 电流型变换器的基本原理 346

6.6.2 非最小相位系统 349

6.6.3 系统稳定的一些概念 349

第7章 损耗与散热设计 353

7.1 热传输 353

7.1.1 传导 353

7.1.2 辐射传热热阻 357

7.1.3 对流热阻 357

7.1.4 散热器计算举例 359

7.1.5 强迫对流 360

7.2 半导体器件结温和损耗 360

7.2.1 结温 360

7.2.2 功率元器件损耗 361

7.2.3 功率BJT损耗 364

7.2.4 半导体器件损耗测试 364

7.2.5 电容器损耗 364

7.3 变换器效率 365

7.3.1 效率的定义 365

7.3.2 总损耗 365

第8章 开关电源安全考虑 368

8.1 安全规范 368

8.2 安全标准中需要防止的危害 368

8.2.1 交流配电系统 369

8.2.2 电源结构体系（负载）内两类电路 370

8.2.3 安全电路 371

8.2.4 绝缘保护 371

8.2.5 工作电压 373

8.2.6 空间要求 373

8.2.7 接地 375

8.2.8 其他危险 377

8.3 电源安全考虑 378

8.3.1 元器件选择 378

8.3.2 变压器 378

8.3.3 PCB安全要求 380

8.3.4 安全对结构设计的要求 381

8.4 基本测试 381

8.4.1 电气强度（耐压）试验 382

8.4.2 接触（漏电流）电流测试 382

8.5 安全认证 383

第9章 开关电源EMI控制 384

9.1 电磁兼容基本知识 384

9.1.1 名词术语 384

9.1.2 电磁噪声的传播 385

9.1.3 电磁兼容标准 386

9.2 传导 388

9.2.1 传导噪声分类 388

9.2.2 噪声源 389

9.2.3 传导噪声的抑制 390

9.3 辐射 401

9.3.1 传输线 401

9.3.2 屏蔽 402

9.4 共阻干扰 405

9.4.1 接地阻抗干扰 405

9.4.2 减少地阻抗的措施 407

9.4.3 接地环路干扰 407

9.4.4 减少源阻抗干扰 408

9.5 印刷电路板布线规则 409

9.5.1 基本规则 409

9.5.2 几个具体问题 409

附录A 导线 412

A.1 变压器导线规格 412

A.2 铜带规格 415

附录B 磁芯 416

B.1 概述 416

B.1.1 磁性材料 416

B.1.2 铁氧体尺寸规格 422

B.2 中外磁芯对照 425

B.3 平面磁芯 425

B.4 磁粉芯 428

B.4.1 磁粉芯的主要性能和规格 428

B.4.2 磁粉芯电感估算 428

B.4.3 国内外磁粉芯规格 429

B.5 矩形磁滞回线磁芯 430

B.5.1 非晶合金 430

B.5.2 噪声抑制器件 432

B.5.3 矩形磁滞回线铁氧体磁芯 432

B.6 各种磁性材料的性能比较 434

附录C 电容 436

C.1 瓷介电容 436

C.2 有机薄膜介质电容 437

C.3 云母电容 439

C.4 钽电容 441

C.5 POSCAP电容器 442

参考文献 444

后记 446