开关电源设计的作品目录_生活广记

第1章基本拓扑
1.1引言——线性调整器和Buck、Boost及反相开关型调整器
1.2线性调整器——耗能型调整器
1.2.1基本工作原理
1.2.2线性调整器的缺点
1.2.3串接晶体管的功率损耗
1.2.4线性调整器的效率与输出电压的关系
1.2.5串接PNP型晶体管的低功耗线性调整器
1.3开关型调整器拓扑
1.3.1Buck开关型调整器
1.3.2Buck调整器的主要电流波形
1.3.3Buck调整器的效率
1.3.4Buck调整器的效率（考虑交流开关损耗）
1.3.5理想开关频率的选择
1.3.6设计例子
1.3.7输出电容
1.3.8有直流隔离调整输出的Buck调整器的电压调节
1.4Boost开关调整器拓扑
1.4.1基本原理
1.4.2Boost调整器的不连续工作模式
1.4.3Boost调整器的连续工作模式
1.4.4不连续工作模式的Boost调整器的设计
1.4.5Boost调整器与反激变换器的关系
1.5反极性Boost调整器
1.5.1基本工作原理
1.5.2反极性调整器设计关系
参考文献
第2章推挽和正激变换器拓扑
2.1引言
2.2推挽拓扑
2.2.1基本原理（主/辅输出结构）
2.2.2辅输出的输入—负载调整率
2.2.3辅输出电压偏差
2.2.4主输出电感的最小电流限制
2.2.5推挽拓扑中的磁通不平衡（偏磁饱和现象）
2.2.6磁通不平衡的表现
2.2.7磁通不平衡的测试
2.2.8磁通不平衡的解决方法
2.2.9功率变压器设计
2.2.10初/次级绕组的峰值电流及有效值电流
2.2.11开关管的电压应力及漏感尖峰
2.2.12功率开关管损耗
2.2.13推挽拓扑输出功率及输入电压的限制
2.2.14输出滤波器的设计
2.3正激变换器拓扑
2.3.1基本工作原理
2.3.2输出/输入电压与导通时间和匝数比的设计关系
2.3.3辅输出电压
2.3.4次级负载、续流二极管及电感的电流
2.3.5初级电流、输出功率及输入电压之间的关系
2.3.6功率开关管最大关断电压应力
2.3.7实际输入电压和输出功率限制
2.3.8功率和复位绕组匝数不相等的正激变换器
2.3.9正激变换器电磁理论
2.3.10功率变压器的设计
2.3.11输出滤波器的设计
2.4双端正激变换器拓扑
2.4.1基本原理
2.4.2设计原则及变压器的设计
2.5交错正激变换器拓扑
2.5.1基本工作原理、优缺点和输出功率限制
2.5.2变压器的设计
2.5.3输出滤波器的设计
参考文献
第3章半桥和全桥变换器拓扑
3.1引言
3.2半桥变换器拓扑
3.2.1工作原理
3.2.2半桥变换器磁设计
3.2.3输出滤波器的设计
3.2.4防止磁通不平衡的隔直电容的选择
3.2.5半桥变换器的漏感问题
3.2.6半桥变换器与双端正激变换器的比较
3.2.7半桥变换器实际输出功率的限制
3.3全桥变换器拓扑
3.3.1基本工作原理
3.3.2全桥变换器磁设计
3.3.3输出滤波器的计算
3.3.4变压器初级隔直电容的选择
第4章反激变换器
4.1引言
4.2反激变换器基本工作原理
4.3反激变换器工作模式
4.4断续工作模式
4.4.1输入电压、输出电压及导通时间与输出负载的关系
4.4.2断续模式向连续模式的过渡
4.4.3反激变换器连续模式的基本工作原理
4.5设计原则和设计步骤
4.5.1步骤1：确定初/次级匝数比
4.5.2步骤2：保证磁心不饱和且电路始终工作于DCM模式
4.5.3步骤3：根据最小输出电阻及直流输入电压调整初级电感
4.5.4步骤4：计算开关管的最大电压应力和峰值电流
4.5.5步骤5：计算初级电流有效值和导线尺寸
4.5.6步骤6：次级电流有效值和导线尺寸
4.6断续模式下的反激变换器的设计实例
4.6.1反激拓扑的电磁原理
4.6.2铁氧体磁心加气隙防止饱和
4.6.3采用MPP磁心防止饱和
4.6.4反激变换器的缺点
4.7120V/220V交流输入反激变换器
4.8连续模式反激变换器的设计原则
4.8.1输出电压和导通时间的关系
4.8.2输入、输出电流与功率的关系
4.8.3最小直流输入时连续模式下的电流斜坡幅值
4.8.4断续与连续模式反激变换器的设计实例
4.9交错反激变换器
4.9.1交错反激变换器次级电流的叠加
4.10双端（两开关管）断续模式反激变换器
4.10.1应用场合
4.10.2基本工作原理
4.10.3双端反激变换器的漏感效应
参考文献
第5章电流模式和电流馈电拓扑
5.1简介
5.1.1电流模式控制
5.1.2电流馈电拓扑
5.2电流模式控制
5.2.1电流模式控制的优点
5.3电流模式和电压模式控制电路的比较
5.3.1电压模式控制电路
5.3.2电流模式控制电路
5.4电流模式优点详解
5.4.1输入网压的调整
5.4.2防止偏磁
5.4.3在小信号分析中可省去输出电感简化反馈环设计
5.4.4负载电流调整原理
5.5电流模式的缺点和存在的问题
5.5.1恒定峰值电流与平均输出电流的比例问题
5.5.2对输出电感电流扰动的响应
【开关电源设计的作品目录】
5.5.3电流模式的斜率补偿
5.5.4用正斜率电压的斜率补偿
5.5.5斜率补偿的实现
5.6电压馈电和电流馈电拓扑的特性比较
5.6.1引言及定义
5.6.2电压馈电PWM全桥变换器的缺点
5.6.3Buck电压馈电全桥拓扑基本工作原理
5.6.4Buck电压馈电全桥拓扑的优点
5.6.5Buck电压馈电PWM全桥电路的缺点
5.6.6Buck电流馈电全桥拓扑——基本工作原理
5.6.7反激电流馈电推挽拓扑（Weinberg电路）
参考文献
第6章其他拓扑
6.1SCR谐振拓扑概述
6.2SCR和ASCR的基本工作原理
6.3利用谐振正弦阳极电流关断SCR的单端谐振逆变器拓扑
6.4SCR谐振桥式拓扑概述
6.4.1串联负载SCR半桥谐振变换器的基本工作原理
6.4.2串联负载SCR半桥谐振变换器的设计计算
6.4.3串联负载SCR半桥谐振变换器的设计实例
6.4.4并联负载SCR半桥谐振变换器
6.4.5单端SCR谐振变换器拓扑的设计
6.5Cuk变换器拓扑概述
6.5.1Cuk变换器的基本工作原理
6.5.2输出/输入电压比与开关管Q1导通时间的关系
6.5.3L1和L2的电流变化率
6.5.4消除输入电流纹波的措施
6.5.5Cuk变换器的隔离输出
6.6小功率辅助电源拓扑概述
6.6.1辅助电源的接地问题
6.6.2可供选择的辅助电源
6.6.3辅助电源的典型电路
6.6.4Royer振荡器辅助电源的基本工作原理
6.6.5作为辅助电源的简单反激变换器
6.6.6作为辅助电源的Buck调节器(输出带直流隔离)
参考文献
第7章变压器及磁性元件设计
7.1引言
7.2变压器磁心材料与几何结构、峰值磁通密度的选择
7.2.1几种常用铁氧体材料的磁心损耗与频率和磁通密度的关系
7.2.2铁氧体磁心的几何尺寸
7.2.3峰值磁通密度的选择
7.3磁心最大输出功率、峰值磁通密度、磁心和骨架面积及线圈电流密度的选择
7.3.1变换器拓扑输出功率公式的推导
7.3.2推挽变换器输出功率公式的推导
7.3.3半桥拓扑输出功率公式的推导
7.3.4全桥拓扑输出功率公式的推导
7.3.5以查表的方式确定磁心和工作频率
7.4变压器温升的计算
7.5变压器中的铜损
7.5.1引言
7.5.2集肤效应
7.5.3集肤效应——定量分析
7.5.4不同规格的线径在不同频率下的交/直流阻抗比
7.5.5矩形波电流的集肤效应[14 ]
7.5.6邻近效应
7.6引言：利用面积乘积（AP）法进行电感及磁性元件设计
7.6.1AP法的优点
7.6.2电感器设计
7.6.3信号级小功率电感
7.6.4输入滤波电感
7.6.5设计举例：60Hz共模输入滤波电感
7.6.6差模输入滤波电感
7.7磁学：扼流线圈简介——直流偏置电流很大的电感
7.7.1公式、单位和图表
7.7.2有磁化直流偏置的磁化曲线特征
7.7.3磁场强度Hdc
7.7.4增加扼流圈电感或者额定直流偏置量的方法
7.7.5磁通密度ΔB
7.7.6气隙的作用
7.7.7温升
7.8磁设计——扼流圈磁心材料简介
7.8.1适用于低交流应力场合的扼流圈材料
7.8.2适用于高交流应力场合的扼流圈材料
7.8.3适用于中等范围的扼流圈材料
7.8.4磁心材料饱和特性
7.8.5磁心材料损耗特性
7.8.6材料饱和特性
7.8.7材料磁导率参数
7.8.8材料成本
7.8.9确定最佳的磁心尺寸和形状
7.8.10磁心材料选择总结
7.9磁学：扼流圈设计例子
7.9.1扼流圈设计例子：加了气隙的铁氧体磁心
7.9.2步骤一：确定20%纹波电流需要的电感量
7.9.3步骤二：确定面积乘积（AP）
7.9.4步骤三：计算最小匝数
7.9.5步骤四：计算磁心气隙
7.9.6步骤五：确定最佳线径
7.9.7步骤六：计算最佳线径
7.9.8步骤七：计算绕组电阻
7.9.9步骤八：确定功率损耗
7.9.10步骤九：预测温升——面积乘积法
7.9.11步骤十：核查磁心损耗
7.10磁学：用粉芯磁心材料设计扼流圈——简介
7.10.1影响铁粉芯磁心材料选择的因素
7.10.2粉芯材料的饱和特性
7.10.3粉芯材料的损耗特性
7.10.4铜耗——低交流应力时限制扼流圈设计的因素
7.10.5磁心损耗——高交流应力时限制扼流圈设计的因素
7.10.6中等交流应力时的扼流圈设计
7.10.7磁心材料饱和特性
7.10.8磁心的几何结构
7.10.9材料成本
7.11扼流圈设计例子：用环形Kool Mμ材料设计受铜耗限制的扼流圈
7.11.1引言
7.11.2根据所储存能量和面积乘积法选择磁心尺寸
7.11.3受铜耗限制的扼流圈设计例子
7.12用各种E形粉芯设计扼流圈的例子
7.12.1引言
7.12.2第一个例子：用#40E形铁粉芯材料设计扼流圈
7.12.3第二个例子：用#8E形铁粉芯磁心设计扼流圈
7.12.4第三个例子：用#60 E形Kool Mμ磁心设计扼流圈
7.13变感扼流圈设计例子：用E形Kool Mμ磁芯设计受铜耗限制的扼流圈
7.13.1变感扼流圈
7.13.2变感扼流圈设计例子
参考文献
第8章双极型大功率晶体管的基极驱动电路
8.1引言
8.2双极型晶体管的理想基极驱动电路的主要目标
8.2.1导通期间足够大的电流
8.2.2导通瞬间基极过驱动峰值输入电流Ib1
8.2.3关断瞬间反向基极电流尖峰Ib2
8.2.4关断瞬间基射极间的-1~-5V反向电压尖峰
8.2.5贝克（Baker）钳位电路（能同时满足高、低β值的晶体管工作要求的电路）
8.2.6对驱动效率的改善
8.3变压器耦合的贝克（Baker）钳位电路
8.3.1Baker钳位的工作原理
8.3.2使用变压器耦合的Baker钳位电路
8.3.3结合集成变压器的Baker钳位
8.3.4达林顿管（Darlington）内部的Baker钳位电路
8.3.5比例基极驱动
8.3.6其他类型的基极驱动电路
参考文献
第9章MOSFET和IGBT及其驱动电路
9.1MOSFET概述
9.1.1IGBT概述
9.1.2电源工业的变化
9.1.3对新电路设计的影响
9.2MOSFET管的基本工作原理
9.2.1MOSFET管的输出特性（Id-Vds）
9.2.2MOSFET管的通态阻抗rds(on)
9.2.3MOSFET管的输入阻抗米勒效应和栅极电流
9.2.4计算栅极电压的上升和下降时间已获得理想的漏极电流上升和下降时间
9.2.5MOSFET管栅极驱动电路
9.2.6MOSFET管rds温度特性和安全工作区
9.2.7MOSFET管栅极阈值电压及其温度特性
9.2.8MOSFET管开关速度及其温度特性
9.2.9MOSFET管的额定电流
9.2.10MOSFET管并联工作
9.2.11推挽拓扑中的MOSFET管
9.2.12MOSFET管的最大栅极电压
9.2.13MOSFET管源漏极间的体二极管
9.3绝缘栅双极型晶体管（IGBT）概述
9.3.1选择合适的IGBT
9.3.2IGBT构造概述
9.3.3IGBT工作特性
9.3.4IGBT并联使用
9.3.5技术参数和最大额定值
9.3.6静态电学特性
9.3.7动态特性
9.3.8温度和机械特性
参考文献
第10章磁放大器后级调节器
10.1引言
10.2线性调整器和Buck后级调整器
10.3磁放大器概述
10.3.1用作快速开关的方形磁滞回线磁心
10.3.2磁放大器中的关断和导通时间
10.3.3磁放大器磁心复位及稳压
10.3.4利用磁放大器关断辅输出
10.3.5方形磁滞回线磁心特性和几种常用磁心
10.3.6磁心损耗和温升的计算
10.3.7设计实例——磁放大器后级整流
10.3.8磁放大器的增益
10.3.9推挽电路的磁放大器输出
10.4磁放大器脉宽调制器和误差放大器
10.4.1磁放大器脉宽调制及误差放大器电路
参考文献
第11章开关损耗分析与负载线整形缓冲电路设计
11.1引言
11.2无缓冲电路的晶体管的关断损耗
11.3RCD关断缓冲电路
11.4RCD缓冲电路中电容的选择
11.5设计范例——RCD缓冲电路
11.5.1接电源正极的RCD缓冲电路
11.6无损缓冲电路
11.7负载线整形（减少尖峰电压以防止晶体管二次击穿的缓冲器）
11.8变压器无损缓冲电路
参考文献
第12章反馈环路的稳定
12.1引言
12.2系统振荡原理
12.2.1电路稳定的增益准则
12.2.2电路稳定的增益斜率准则
12.2.3输出LC滤波器的增益特性（输出电容含/不含ESR）
12.2.4脉宽调制器的增益
12.2.5LC输出滤波器加调制器和采样网络的总增益
12.3误差放大器幅频特性曲线的设计
12.4误差放大器的传递函数、极点和零点
12.5零点、极点频率引起的增益斜率变化规则
12.6只含单零点和单极点的误差放大器传递函数的推导
12.7根据2型误差放大器的零点、极点位置计算相移
12.8考虑ESR时LC滤波器的相移
12.9设计实例——含有2型误差放大器的正激变换器反馈环路的稳定性
12.103型误差放大器的应用及其传递函数
12.113型误差放大器零点、极点位置引起的相位滞后
12.123型误差放大器的原理图、传递函数及零点、极点位置
12.13设计实例——通过3型误差放大器反馈环路稳定正激变换器
12.143型误差放大器元件的选择
12.15反馈系统的条件稳定
12.16不连续模式下反激变换器的稳定
12.16.1从误差放大器端到输出电压节点的直流增益
12.16.2不连续模式下反激变换器的误差放大器输出端到输出电压节点的传递函数
12.17不连续模式下反激变换器误差放大器的传递函数
12.18设计实例——不连续模式下反激变换器的稳定
12.19跨导误差放大器
参考文献
第13章谐振变换器
13.1引言
13.2谐振变换器
13.3谐振正激变换器
13.3.1某谐振正激变换器的实测波形
13.4谐振变换器的工作模式
13.4.1不连续模式和连续模式；过谐振模式和欠谐振模式
13.5连续模式下的谐振半桥变换器
13.5.1并联谐振变换器（PRC）和串联谐振变换器（SRC）
13.5.2连续模式下串联负载和并联负载谐振半桥变换器的交流等效电路和增益曲线
13.5.3连续模式（CCM）下串联负载谐振半桥变换器的调节
13.5.4连续模式下并联负载谐振半桥变换器的调节
13.5.5连续模式下串联/并联谐振变换器
13.5.6连续模式下零电压开关准谐振变换器
13.6谐振电源小结
参考文献
第14章开关电源的典型波形
14.1引言
14.2正激变换器波形
14.2.180%额定负载下测得的Vds和Id的波形
14.2.240%额定负载下的Vdc和Ids的波形
14.2.3导通/关断过程中漏源极间电压和漏极电流的重叠
14.2.4漏极电流、漏源极间的电压和栅源极间的电压波形的相位关系
14.2.5变压器的次级电压、输出电感电流的上升和下降时间与功率晶体管漏源电压波形
14.2.6图14.1中的正激变换器的PWM驱动芯片（UC3525A）的关键点波形
14.3推挽拓扑波形概述
14.3.1最大、额定及最小电源电压下，负载电流最大时变压器中心抽头处的电流和
开关管漏源极间的电压
14.3.2两开关管Vds的波形及死区期间磁心的磁通密度
14.3.3栅源极间电压、漏源极间电压和漏极电流的波形
14.3.4漏极处的电流探头与变压器中心抽头处的电流探头各自测量得到的漏极电流
波形的比较
14.3.5输出纹波电压和整流器阴极电压
14.3.6开关管导通时整流器阴极电压的振荡现象
14.3.7开关管关断时下降的漏极电流和上升的漏源极间电压重叠产生的交流开关损耗
14.3.820%最大输出功率下漏源极间电压和在变压器中心抽头处测得的漏极电流的波形
14.3.920%最大输出功率下的漏极电流和漏极电压的波形
14.3.1020%最大输出功率下两开关管漏源极间电压的波形
14.3.11输出电感电流和整流器阴极电压的波形
14.3.12输出电流大于最小输出电流时输出整流器阴极电压的波形
14.3.13栅源极间电压和漏极电流波形的相位关系
14.3.14整流二极管（变压器次级）的电流波形
14.3.15由于励磁电流过大或直流输出电流较小造成的每半周期两次“导通”的现象
14.3.16功率高于额定最大输出功率15%时的漏极电流和漏极电压的波形
14.3.17开关管死区期间的漏极电压振荡
14.4反激拓扑波形
14.4.1引言
14.4.290%满载情况下，输入电压为其最小值、最大值及额定值时漏极电流和漏源极间
电压的波形
14.4.3输出整流器输入端的电压和电流波形
14.4.4开关管关断瞬间缓冲器电容的电流波形
参考文献
第15章功率因数及功率因数校正
15.1功率因数
15.2开关电源的功率因数校正
15.3校正功率因数的基本电路
15.3.1用于功率因数校正的连续和不连续工作模式Boost电路对比
15.3.2连续工作模式下Boost变换器对输入网压变化的调整
15.3.3连续工作模式下Boost变换器对负载电流变化的调整
15.4用于功率因数校正的集成电路芯片
15.4.1功率因数校正芯片Unitrode UC3854
15.4.2用UC3854实现输入电网电流的正弦化
15.4.3使用UC3854保持输出电压恒定
15.4.4采用UC3854芯片控制电源的输出功率
15.4.5采用UC3854芯片的Boost电路开关频率的选择
15.4.6Boost输出电感L1的选择
15.4.7Boost输出电容的选择
15.4.8UC3854的峰值电流限制
15.4.9设计稳定的UC3854反馈环
15.5Motorola MC34261功率因数校正芯片
15.5.1Motorola MC34261的详细说明（图15.11）
15.5.2MC34261的内部逻辑及结构（图15.11和图15.12）
15.5.3开关频率和L1电感量的计算
15.5.4MC34261电流检测电阻（R9）和乘法器输入电阻网络（R3和R7）的选择
参考文献
第16章电子镇流器——应用于荧光灯的高频电源
16.1引言：电磁镇流器
16.2荧光灯的物理特性和类型
16.3电弧特性
16.3.1在直流电压下的电弧特性
16.3.2交流驱动的荧光灯
16.3.3带电子镇流器荧光灯的伏安特性
16.4电子镇流器电路
16.5DC/AC逆变器的一般特性
16.6DC/AC逆变器拓扑
16.6.1电流馈电式推挽拓扑
16.6.2电流馈电式推挽拓扑的电压和电流
16.6.3电流馈电拓扑中的“电流馈电”电感的幅值
16.6.4电流馈电电感中具体磁心的选择
16.6.5电流馈电电感线圈的设计
16.6.6电流馈电拓扑中的铁氧体磁心变压器
16.6.7电流馈电拓扑的环形磁心变压器
16.7电压馈电推挽拓扑
16.8电流馈电并联谐振半桥拓扑
16.9电压馈电串联谐振半桥拓扑
16.10电子镇流器的封装
参考文献
第17章用于笔记本电脑和便携式电子设备的低输入电压变换器
17.1引言
17.2低输入电压芯片变换器供应商
17.3凌特（Linear Technology）公司的Boost和Buck变换器
17.3.1凌特LT1170 Boost变换器
17.3.2LT1170 Boost变换器的主要波形
17.3.3IC变换器的热效应
17.3.4LT1170 Boost变换器的其他应用
17.3.5LTC其他类型高功率Boost变换器
17.3.6Boost变换器的元件选择
17.3.7凌特Buck变换器系列
17.3.8LT1074 Buck变换器的其他应用
17.3.9LTC高效率、大功率Buck变换器
17.3.10凌特大功率Buck变换器小结
17.3.11凌特低功率变换器
17.3.12反馈环的稳定性
17.4Maxim公司的变换器芯片
17.5由芯片产品构成的分布式电源系统