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第1部分 开关电源的基本原理 3

第1章 绪论 3

1.1 开关电源简介 3

1.1.1 开关电源的发展历史 3

1.1.2 开关电源技术的发展方向 5

1.2 稳压电源 6

1.2.1 线性电源 7

1.2.2 开关电源原理 11

1.2.3 线性电源与开关电源的比较 14

1.2.4 单片开关电源 15

1.3 开关电源的分类 18

1.4 开关电源的主要技术指标 19

1.5 需要掌握的基本概念 20

第2章 开关电源中的电力电子元器件及特性 26

2.1 电阻 26

2.1.1 电阻的基本知识 26

2.1.2 电阻的型号命名方法 27

2.1.3 电阻阻值的标注方法 28

2.1.4 电阻的分类 30

2.1.5 常用电阻 31

2.1.6 电阻的选用及注意事项 34

2.2 电容 34

2.2.1 电容的基本知识 34

2.2.2 电容的型号命名方法 35

2.2.3 电容容量的标注方法 36

2.2.4 电容的分类 37

2.2.5 常用电容 38

2.2.6 电容的选用及注意事项 40

2.3 电感 41

2.3.1 电感的基本知识 41

2.3.2 电感的型号命名方法 42

2.3.3 电感量的标注方法 42

2.3.4 电感的分类 43

2.3.5 常用电感 44

2.3.6 电感的选用及注意事项 45

2.4 场效应管 46

2.4.1 场效应管的基本知识 46

2.4.2 场效应管的命名方法 47

2.4.3 场效应管的分类 47

2.4.4 结型场效应管 48

2.4.5 绝缘栅型场效应管 49

2.4.6 场效应管的选用及注意事项 51

2.5 双极型晶体管 51

2.5.1 双极型晶体管的基本知识 51

2.5.2 双极型晶体管的命名方法 52

2.5.3 双极型晶体管的分类 55

2.5.4 常用的双极型晶体管 55

2.5.5 双极型晶体管的选用及注意事项 56

2.6 IGBT 57

2.6.1 IGBT的基本知识 57

2.6.2 IBGT的分类 58

2.6.3 IGBT的结构和工作原理 58

2.6.4 IGBT的基本特性 60

2.6.5 IGBT的总结 63

2.7 变压器 64

2.7.1 变压器在电源技术中的作用 64

2.7.2 变压器的基本原理 65

2.7.3 常见的变压器 67

2.7.4 高频脉冲变压器原理 70

2.7.5 变压器的选用及注意事项 74

第3章 基本PWM变换器的主电路拓扑 76

3.1 概述 76

3.2 Buck变换器 77

3.2.1 电路结构及工作原理 77

3.2.2 电路关键节点波形 78

3.2.3 主要参数的计算方法 80

3.2.4 Buck变换器的优、缺点 82

3.3 Boost变换器 82

3.3.1 电路结构及工作原理 82

3.3.2 电路关键节点波形 85

3.3.3 主要参数的计算方法 85

3.3.4 Boost变换器的优、缺点 85

3.4 Buck-Boost变换器 85

3.4.1 电路结构及工作原理 85

3.4.2 电路关键节点波形 87

3.4.3 主要参数的计算方法 87

3.4.4 Buck-Boost变换器的优、缺点 88

3.5 CuK变换器 88

3.5.1 电路结构及工作原理 88

3.5.2 电路关键节点波形 90

3.5.3 主要参数的计算方法 91

3.5.4 CuK变换器的优、缺点 92

第4章 变压器隔离的DC-DC变换器拓扑结构 93

4.1 概述 93

4.2 单端正激式结构 95

4.2.1 简介 95

4.2.2 电路结构及工作原理 95

4.2.3 电路关键节点波形 96

4.2.4 主要参数的计算方法 97

4.2.5 正激式电路的优、缺点 98

4.3 单端反激式结构 98

4.3.1 简介 98

4.3.2 电路结构及工作原理 98

4.3.3 电路关键节点波形 99

4.3.4 主要参数的计算方法 100

4.3.5 反激式电路的优、缺点 101

4.4 半桥式电路结构 101

4.4.1 简介 101

4.4.2 电路结构及工作原理 101

4.4.3 电路关键节点波形 102

4.4.4 主要参数的计算方法 103

4.4.5 半桥式电路的优、缺点 104

4.5 全桥式电路结构 105

4.5.1 简介 105

4.5.2 电路结构及工作原理 105

4.5.3 电路关键节点波形 106

4.5.4 主要参数的计算方法 107

4.5.5 全桥式电路的优、缺点 109

4.6 推挽式电路结构 109

4.6.1 简介 109

4.6.2 电路结构及工作原理 110

4.6.3 电路关键节点波形 110

4.6.4 主要参数的计算方法 111

4.6.5 推挽式电路的优、缺点 113

第2部分 开关电源的设计 117

第5章 开关电源一次侧电路的设计 117

5.1 输入保护电路的设计 117

5.1.1 输入保护电路的基本构成 117

5.1.2 熔丝管 118

5.1.3 熔断电阻器 121

5.1.4 功率型负温度系数热敏电阻 123

5.1.5 压敏电阻器 127

5.2 电磁干扰滤波器 129

5.2.1 开关电源的噪声及其抑制方法 129

5.2.2 简易电磁干扰滤波器的设计 130

5.2.3 复杂电磁干扰滤波器的设计 131

5.3 开关电源输入整流电路 132

5.3.1 输入整流二极管 132

5.3.2 输入整流桥 133

5.3.3 倍压整流及交流输入电压转换电路的设计 133

5.4 功率开关管 137

5.4.1 双极结型晶体管 138

5.4.2 功率场效应晶体管 138

5.5 高频变压器 139

5.5.1 高频变压器磁芯 139

5.5.2 高频变压器绕组导线 142

第6章 开关电源二次侧电路的设计 146

6.1 输出整流二极管及稳压二极管 146

6.1.1 二极管的性能参数 146

6.1.2 快恢复及超快恢复二极管 148

6.1.3 肖特基势垒二极管的选择 151

6.1.4 几种整流二极管的性能比较 153

6.1.5 稳压二极管的选择 154

6.2 输出滤波电容的计算与选择 155

6.2.1 输出滤波电容的容量计算 155

6.2.2 选用输出滤波电容的注意事项 157

6.3 磁珠的选择 158

6.3.1 磁珠的性能特点 158

6.3.2 磁珠的选择方法 159

6.4 光电耦合器 160

6.4.1 光电耦合器的工作原理 160

6.4.2 线性光电耦合器 161

6.5 可调式精密并联稳压器的选择 162

6.5.1 TL431型可调式精密并联稳压器 162

6.5.2 NCP100型可调式精密并联稳压器 165

第7章 开关电源的控制电路设计 169

7.1 自激式PWM控制电路 169

7.1.1 工作原理 169

7.1.2 典型应用 171

7.2 TI494型PWM控制电路 173

7.2.1 工作原理 173

7.2.2 典型应用 176

7.3 SG3525型PWM控制电路 178

7.3.1 工作原理 179

7.3.2 典型应用 182

7.4 UC3842型电流模式PWM控制电路 183

7.4.1 工作原理 185

7.4.2 典型应用 188

7.5 TOPSwitch-Ⅱ系列PWM控制电路 189

7.5.1 工作原理 189

7.5.2 典型应用 193

7.6 TinySwitch-Ⅱ系列PWM控制电路 194

7.6.1 工作原理 194

7.6.2 典型应用 201

第8章 印制电路板的设计 204

8.1 开关电源的PCB设计规范 204

8.2 元器件的布局 206

8.3 印制电路板的布线 208

第3部分 开关电源应用实例 213

第9章 开关电源的典型应用实例 213

9.1 降压式开关稳压器实例分析 213

9.1.1 电路原理图 213

9.1.2 工作原理 213

9.2 升压式开关稳压器实例分析 216

9.2.1 电路原理图 216

9.2.2 工作原理 216

9.3 笔记本电脑开关电源实例分析 219

9.3.1 电路原理图 219

9.3.2 工作原理 220

9.4 单端正激式开关电源实例分析 223

9.4.1 电路原理图 223

9.4.2 工作原理 225

9.5 单端反激式开关电源实例分析 227

9.5.1 电路原理图 227

9.5.2 工作原理 227

9.6 半桥式开关电源实例分析 229

9.6.1 电路原理图 230

9.6.2 工作原理 232

9.7 全桥式开关电源实例分析 232

9.7.1 电路原理图 232

9.7.2 工作原理 234

第10章 电子设计竞赛电源设计与制作实例 237

10.1 全国大学生电子设计竞赛简介 237

10.2 简易数控直流电压源设计 239

10.2.1 设计要求 239

10.2.2 方案比较 240

10.2.3 系统设计 241

10.2.4 程序设计 244

10.2.5 系统调试 245

10.3 数控直流电流源设计 245

10.3.1 设计要求 246

10.3.2 方案论证 247

10.3.3 系统硬件设计 247

10.3.4 系统软件设计 261

10.3.5 系统测试 262

10.4 开关稳压电源设计 263

10.4.1 设计要求 263

10.4.2 方案论证 264

10.4.3 系统设计 266

10.4.4 系统测试 270

第11章 开关电源的测试 272

11.1 开关电源的性能指标 272

11.2 开关电源的测试方法 277

11.3 开关电源的测试记录及数据处理 282

11.4 高频变压器磁饱和的检测方法 282