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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 IGBT57

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