开关电源手册:第3版
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- 作者： (美)Keith Billings Taylor Morey [作译者介绍]
- 译者： 张占松 汪仁煌 谢丽萍 王晓刚
- 丛书名： 图灵电子与电气工程丛书
- 出版社：人民邮电出版社
- ISBN：9787115269751
- 上架时间：2012-2-20
- 出版日期：2012 年1月
- 开本：16开
- 页码：600
- 版次：1-1
- 所属分类：
工业技术 > 电工技术 > 电路 > 电源
内容简介回到顶部↑
《开关电源手册:第3版》是开关电源设计领域覆盖面最全的经典图书，凝聚了世界顶级专家几十年的宝贵经验，第1版自1988年出版以来，畅销不衰，早已成为业界标准，影响了一代电气工程师。
第 3版继承了前两版的特色，略去了复杂的数学推导和理论，贴近实际，面向问题，提供可以立即用于实践的设计指导。作者还融入了电源设计领域的新技术和新进 展，提供了许多新的拓扑结构、新的实例，清晰地介绍了元器件选择步骤，并给出了诺模图，读者完全可以据此设计出更小、更快、 冷却效果更好的现代电源系统。新版增加了合著者taylor morey，包括了谐振与准谐振系统、高效率大容量移相调制变换器等新内容，一定会再次得到广大读者的青睐。
《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。本书叙述简洁,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。
本书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。
第 3版继承了前两版的特色，略去了复杂的数学推导和理论，贴近实际，面向问题，提供可以立即用于实践的设计指导。作者还融入了电源设计领域的新技术和新进 展，提供了许多新的拓扑结构、新的实例，清晰地介绍了元器件选择步骤，并给出了诺模图，读者完全可以据此设计出更小、更快、 冷却效果更好的现代电源系统。新版增加了合著者taylor morey，包括了谐振与准谐振系统、高效率大容量移相调制变换器等新内容，一定会再次得到广大读者的青睐。
《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。本书叙述简洁,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。
本书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。
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本书提供作译者介绍
Keith Billings 世界知名开关电源设计专家，现任DKB电源公司总裁。他曾在多家电源公司担任总工程师，拥有近50年的开关电源设计和制造经验。
Taylor Morey 知名开关电源设计专家，现任加拿大康耐斯托加学院教授。拥有30余年的开关电源设计经验。
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Taylor Morey 知名开关电源设计专家，现任加拿大康耐斯托加学院教授。拥有30余年的开关电源设计经验。
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《开关电源手册:第3版》
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
1.1 导论 1
1.2 输入瞬变电压保护 1
1.3 电磁兼容性 2
1.4 差模噪声 2
1.5 共模噪声 2
1.6 静电屏蔽 2
1.7 输入熔断器的选择 2
1.8 交流电整流与电容输入滤波器 3
1.9 浪涌限制 3
1.10 启动方法 4
1.11 软启动 4
1.12 防止启动过电压 4
1.13 输出过电压保护 4
1.14 输出欠电压保护 5
1.15 过载保护(输入功率限制) 5
1.16 输出限流 5
1.17 高压双极型晶体管基极驱动要求 5
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
1.1 导论 1
1.2 输入瞬变电压保护 1
1.3 电磁兼容性 2
1.4 差模噪声 2
1.5 共模噪声 2
1.6 静电屏蔽 2
1.7 输入熔断器的选择 2
1.8 交流电整流与电容输入滤波器 3
1.9 浪涌限制 3
1.10 启动方法 4
1.11 软启动 4
1.12 防止启动过电压 4
1.13 输出过电压保护 4
1.14 输出欠电压保护 5
1.15 过载保护(输入功率限制) 5
1.16 输出限流 5
1.17 高压双极型晶体管基极驱动要求 5
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Keith Billings在20多年前就意识到许多工程师希望出版一本开关电源方面的通用手册，于是编写了本书第1版。本手册实用性强，通俗易懂，包含了当今许多常用的技术，同时也介绍了最新的发展动态。作者将以往学生和初级工程师在学习此门课程中最为关心的问题进行了综合，并根据自己在处理这些问题中累积的经验，通过一些简单易懂的设计实例对该主题进行了最为直接的讨论，书中所列举的例子不需读者事先具备相关的知识。本书还详细介绍了绕线元件的设计，绕线元件直接关系着系统的性能，不过并不太容易理解。
在第3版中，作者继续采用前两版中广受欢迎的易于接受、非学术性、将简单理论和数学分析相结合的编写风格，为了简单起见，还在完全严格的书写方式上作出了取舍。因此，最新版理应再次得到包括学生、初级工程师、感兴趣的非专业使用者和专业电源工程师在内的广大读者的青睐。
新版既有简单的系统说明(包括典型的规格和性能参数)，也有最终元件、散热以及电路设计和评估，还包括谐振与准谐振系统、高效率大容量移相调制变换器等新的内容。
同前两版一样，为了简化设计，在很多情况下使用了诺模图，其中很多方法是由作者本人在使用诺模图时改进的。一些更深层次的理论包含在附录中，想进一步深入了解的读者可以查阅附录和书后参考文献里所列的一些优秀的专业图书和论文。
自20世纪70年代以来，开关电源应用设计从最初的被人们所忽视的“秘技”发展成了一门精确的工程科学。电子元件缩微化和太空探索的迅猛发展使得对小而高效的电源处理设备的需求不断增加。最近几年这种需求已经引起了许多全球最卓越的电子工程师的关注。随着研究和发展的深入，现在已经出现了很多新的创新，拓扑也随之愈加复杂。
到目前为止，还没有哪个单一的“理想系统”能满足所有的需要。每一种拓扑都会有相应的优缺点，对于特定的应用，为了确定其最优的方法，电源设计者需要具备相应的技能和经验，能够找出最合适的拓扑结构的规格需求。
现代开关电源在更复杂的处理系统中只占一个相当小的部分，因此，除了提供电器元件所必需的电压和电流外，开关电源还提供了其他一些辅助的功能，例如电源良好信号(显示当前输出均在其指定的范围内)、电源故障报警信号(提供高级的电源故障报警)和温度过高时的保护功能(当系统温度过高时，此功能将会停止系统的工作进程以避免造成损坏)。此外，开关电源能根据外部信号进行开关转换。限压和限流电路将会保护电源，使其避免在故障条件下工作。对于敏感负载要使用过压保护，在某些特殊的应用中，要使开关频率与外部时钟频率同步。因此，电源设计人员必须理解并有能力满足许多相关的要求。
为了更加有效地利用或规定一个现代电源处理系统，用户应熟悉一些可用方法的优缺点。根据这些信息，系统工程师规定电源的规格要求，以便设计出能满足要求而且最具经济效益和可靠性的系统。通常，规定中的一个很小的变化或者电源分配系统的重新安排都会使得电源设计者设计出更可靠和更经济的系统，以满足用户的需求，因此为了得到最经济、最可靠的设计方案，电源系统的规格要求应由电源设计人员和用户相互交流共同规定。
很多情况下，电源规格要求中有一些生硬的且通常是人为规定的适用范围和使用局限性。这些不切实际的规定导致过于严格死板的规格和随之而来的设计过于复杂的电源。这会陆续带来高成本、高复杂性和低可靠性等一系列问题。用户要甩开这些不切实际的规格，真正理解开关电源的优缺点，才能在依照电源要求去规定和获取可靠性强、经济效益高的解决方案时更加得心应手。
本书分为如下4个部分。
第一部分简明地讨论了对于直接工作在交流电源上的任何电源现在已经普遍需要满足的要求，详细介绍了一些常用方法的具体内容，并结合典型的应用实例重点强调了这些方法各自的优缺点。最新版扩展了第23章，增加的内容为电流型自激振荡谐振式正弦波逆变器，适于为大型系统提供相互隔离的多路辅助电源。线性预调节器能提供超低噪声半稳定输出，还具有限流功能，为了实现低系统噪声，采用了正弦波功率分布。
第二部分涉及在一些著名变换器电路中对功率器件以及变压器设计的选用问题。主要为了帮助工程师在最短时间内、高效地对传统原型进行研究。本部分所提供的例子、信息和设计理论通俗易懂，读者在掌握本部分内容后，就具有了对更实用的开关电源进行初始设计的能力。然而，如果想达到真正的最优设计，读者还必须要掌握第三部分中更多的专业知识以及书后参考文献中的相关知识。
第三部分介绍开关系统更通用的工程设计要求，例如变压器设计、扼流圈设计、输入滤波器、射频干扰控制、缓冲电路及热设计等。
第四部分介绍了几个精选的设计方案，电源设计专家也许会更有兴趣。
第一个方案是有源有功功率因数校正系统的设计。供电行业越来越关注由未校正的电器设备(尤其是荧光照明用镇流器)所带来的不断增加的谐波分量。有功功率因数的校正对于电源设计者来说仍然是一项比较新的任务。由于升压拓扑结构的动态特性和它在高、低频率上的要求，因此其波形很难显示，且设计功率电感也是相当困难的一项任务。这部分内容有助于帮助读者揭开这一领域的神秘面纱。
在绝大多数的开关电源里，绕线元件控制着整个系统的效率和性质。只有输入输出绕组耦合较好且其漏电感较小，开关元件的工作效率才能高。电源设计者不但要把握好绕线元件，还需要具备相当的知识和技巧能够解决实际工程方面的问题。因此，作者集中地论述了绕线元件，且提供了许多可行的例子。如果想在这一关键领域里有所作为，读者应该参考第三部分中所罗列的较为严格的变压器设计方法和书后参考文献中的相关知识。
谐振和准谐振变换器的进展使这种有前景的技术受到越来越多的关注。本书通过谐振式荧光灯镇流器的设计全面审视了全谐振技术的优缺点。其原理适用于多种其他全谐振系统。
接着，为了说明准谐振系统的原理，介绍了一台大功率全桥变换器的设计过程，准谐振技术和移相调制技术用于其中以实现超高频率和低噪声。该部分包括变换器在一个开关周内每个工作阶段的逐步分析。
在第4章和第5章，合著者Taylor Morey将介绍用MOSFET构成的电流型自激振荡全谐振逆变器。这种电路的优点是具有接近理想的零电压转换特性，输出无谐波的高纯度波形。他还将介绍用运算跨导放大器实现的变频正弦波振荡器，用手动调节或电扫描的方法可以使频率在毫赫兹到几十万赫兹范围内变化。
最近几年这门学科迅猛发展，区区一本书难以涵盖所有的内容。读者可以参阅参考文献中列出的相关书籍和论文，了解超出本书范围的内容以拓展知识面。希望这本最新版至少可以部分满足人们对开关电源领域通用手册的需求。
在第3版中，作者继续采用前两版中广受欢迎的易于接受、非学术性、将简单理论和数学分析相结合的编写风格，为了简单起见，还在完全严格的书写方式上作出了取舍。因此，最新版理应再次得到包括学生、初级工程师、感兴趣的非专业使用者和专业电源工程师在内的广大读者的青睐。
新版既有简单的系统说明(包括典型的规格和性能参数)，也有最终元件、散热以及电路设计和评估，还包括谐振与准谐振系统、高效率大容量移相调制变换器等新的内容。
同前两版一样，为了简化设计，在很多情况下使用了诺模图，其中很多方法是由作者本人在使用诺模图时改进的。一些更深层次的理论包含在附录中，想进一步深入了解的读者可以查阅附录和书后参考文献里所列的一些优秀的专业图书和论文。
自20世纪70年代以来，开关电源应用设计从最初的被人们所忽视的“秘技”发展成了一门精确的工程科学。电子元件缩微化和太空探索的迅猛发展使得对小而高效的电源处理设备的需求不断增加。最近几年这种需求已经引起了许多全球最卓越的电子工程师的关注。随着研究和发展的深入，现在已经出现了很多新的创新，拓扑也随之愈加复杂。
到目前为止，还没有哪个单一的“理想系统”能满足所有的需要。每一种拓扑都会有相应的优缺点，对于特定的应用，为了确定其最优的方法，电源设计者需要具备相应的技能和经验，能够找出最合适的拓扑结构的规格需求。
现代开关电源在更复杂的处理系统中只占一个相当小的部分，因此，除了提供电器元件所必需的电压和电流外，开关电源还提供了其他一些辅助的功能，例如电源良好信号(显示当前输出均在其指定的范围内)、电源故障报警信号(提供高级的电源故障报警)和温度过高时的保护功能(当系统温度过高时，此功能将会停止系统的工作进程以避免造成损坏)。此外，开关电源能根据外部信号进行开关转换。限压和限流电路将会保护电源，使其避免在故障条件下工作。对于敏感负载要使用过压保护，在某些特殊的应用中，要使开关频率与外部时钟频率同步。因此，电源设计人员必须理解并有能力满足许多相关的要求。
为了更加有效地利用或规定一个现代电源处理系统，用户应熟悉一些可用方法的优缺点。根据这些信息，系统工程师规定电源的规格要求，以便设计出能满足要求而且最具经济效益和可靠性的系统。通常，规定中的一个很小的变化或者电源分配系统的重新安排都会使得电源设计者设计出更可靠和更经济的系统，以满足用户的需求，因此为了得到最经济、最可靠的设计方案，电源系统的规格要求应由电源设计人员和用户相互交流共同规定。
很多情况下，电源规格要求中有一些生硬的且通常是人为规定的适用范围和使用局限性。这些不切实际的规定导致过于严格死板的规格和随之而来的设计过于复杂的电源。这会陆续带来高成本、高复杂性和低可靠性等一系列问题。用户要甩开这些不切实际的规格，真正理解开关电源的优缺点，才能在依照电源要求去规定和获取可靠性强、经济效益高的解决方案时更加得心应手。
本书分为如下4个部分。
第一部分简明地讨论了对于直接工作在交流电源上的任何电源现在已经普遍需要满足的要求，详细介绍了一些常用方法的具体内容，并结合典型的应用实例重点强调了这些方法各自的优缺点。最新版扩展了第23章，增加的内容为电流型自激振荡谐振式正弦波逆变器，适于为大型系统提供相互隔离的多路辅助电源。线性预调节器能提供超低噪声半稳定输出，还具有限流功能，为了实现低系统噪声，采用了正弦波功率分布。
第二部分涉及在一些著名变换器电路中对功率器件以及变压器设计的选用问题。主要为了帮助工程师在最短时间内、高效地对传统原型进行研究。本部分所提供的例子、信息和设计理论通俗易懂，读者在掌握本部分内容后，就具有了对更实用的开关电源进行初始设计的能力。然而，如果想达到真正的最优设计，读者还必须要掌握第三部分中更多的专业知识以及书后参考文献中的相关知识。
第三部分介绍开关系统更通用的工程设计要求，例如变压器设计、扼流圈设计、输入滤波器、射频干扰控制、缓冲电路及热设计等。
第四部分介绍了几个精选的设计方案，电源设计专家也许会更有兴趣。
第一个方案是有源有功功率因数校正系统的设计。供电行业越来越关注由未校正的电器设备(尤其是荧光照明用镇流器)所带来的不断增加的谐波分量。有功功率因数的校正对于电源设计者来说仍然是一项比较新的任务。由于升压拓扑结构的动态特性和它在高、低频率上的要求，因此其波形很难显示，且设计功率电感也是相当困难的一项任务。这部分内容有助于帮助读者揭开这一领域的神秘面纱。
在绝大多数的开关电源里，绕线元件控制着整个系统的效率和性质。只有输入输出绕组耦合较好且其漏电感较小，开关元件的工作效率才能高。电源设计者不但要把握好绕线元件，还需要具备相当的知识和技巧能够解决实际工程方面的问题。因此，作者集中地论述了绕线元件，且提供了许多可行的例子。如果想在这一关键领域里有所作为，读者应该参考第三部分中所罗列的较为严格的变压器设计方法和书后参考文献中的相关知识。
谐振和准谐振变换器的进展使这种有前景的技术受到越来越多的关注。本书通过谐振式荧光灯镇流器的设计全面审视了全谐振技术的优缺点。其原理适用于多种其他全谐振系统。
接着，为了说明准谐振系统的原理，介绍了一台大功率全桥变换器的设计过程，准谐振技术和移相调制技术用于其中以实现超高频率和低噪声。该部分包括变换器在一个开关周内每个工作阶段的逐步分析。
在第4章和第5章，合著者Taylor Morey将介绍用MOSFET构成的电流型自激振荡全谐振逆变器。这种电路的优点是具有接近理想的零电压转换特性，输出无谐波的高纯度波形。他还将介绍用运算跨导放大器实现的变频正弦波振荡器，用手动调节或电扫描的方法可以使频率在毫赫兹到几十万赫兹范围内变化。
最近几年这门学科迅猛发展，区区一本书难以涵盖所有的内容。读者可以参阅参考文献中列出的相关书籍和论文，了解超出本书范围的内容以拓展知识面。希望这本最新版至少可以部分满足人们对开关电源领域通用手册的需求。
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