开关电源设计作品目录

1.1简介-线性调节器以及降压、升压和反向开关调节器

1.2线性调节器——耗能调节器

1.2.1的基本工作原理

1.2.2线性调节器的缺点

1.2.3系列晶体管的功率损耗

1.2.4线性稳压器效率与输出电压的关系

1.2.5串联PNP晶体管低功率线性稳压器

1.3开关调节器拓扑结构

降压开关稳压器

1 . 3 . 2降压调节器的主要电流波形

1 . 3 . 3降压调节器的效率

1 . 3 . 4降压调节器的效率(考虑交流开关损耗)

1.3.5理想开关频率选择

1.3.6设计示例

1.3.7输出电容

1.3.8带DC隔离调节输出的降压调节器的电压调节

1.4升压开关稳压器拓扑结构

1.4.1的基本原理

1 . 4 . 2升压调节器的不连续工作模式

1 . 4 . 3升压调节器的连续工作模式

1.4.4间断工作模式升压调节器的设计

1 . 4 . 5升压调节器与反激式转换器的关系

1.5反极性升压调节器

1.5.1的基本工作原理

1.5.2反极性调节器的设计关系

参考

第2章推挽正激变换器拓扑

2.1简介

2.2推挽拓扑

2.2.1基本原理(主/辅输出结构)

2.2.2辅助输出的输入负荷调整率

2.2.3辅助输出电压偏差

2.2.4主输出电感的最小电流限制

2.2.5推挽拓扑中的磁通量不平衡(偏置饱和现象)

2.2.6磁通量不平衡的表现

磁通量不平衡的测试

2.2.8磁通量不平衡的解决方案

电力变压器设计

2.2.10初级/次级绕组的峰值电流和均方根电流

2.2.11开关管电压应力和漏电感峰值

2.2.12电源开关管损耗

推挽拓扑输出功率和输入电压的限制

2.2.14输出滤波器设计

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之间的设计关系

辅助输出电压

2.3.4二次负载、续流二极管和电感的电流

2.3.5初级电流、输出功率和输入电压之间的关系

2.3.6功率开关管的最大关断电压应力

2.3.7实际输入电压和输出功率限制

2.3.8具有不等功率和复位绕组匝数的正激变换器

2.3.9正激变换器的电磁理论

2.3.10电力变压器设计

输出滤波器设计

2.4双端正激变换器的拓扑

2.4.1基本原则

2.4.2设计原则和变压器设计

2.5交错正激变换器拓扑

2.5.1基本工作原理、优缺点及输出功率限制

变压器的设计

2.5.3输出滤波器设计

参考

第3章半桥和全桥变换器的拓扑结构

3.1简介

3.2半桥转换器拓扑

3.2.1工作原理

3.2.2半桥变换器的磁设计

3.2.3输出滤波器设计

3.2.4选择DC隔直电容器以防止磁通量不平衡

3.2.5半桥变换器的漏电感

3.2.6半桥变换器和双正激变换器的比较

3.2.7半桥变换器实际输出功率的极限

3.3全桥转换器拓扑

3.3.1基本工作原理

3.3.2全桥变换器的磁设计

输出滤波器的计算

3.3.4变压器一次DC隔直电容器的选择

第4章反激式转换器

4.1简介

4.2反激式变换器的基本工作原理

4.3反激式转换器工作模式

4.4间歇工作模式

4.4.1输入电压、输出电压与导通时间和输出负载的关系

4.4.2从间歇模式过渡到连续模式

4.4.3反激变换器连续模式的基本工作原理

4.5设计原则和步骤

4.5.1步骤1:确定初级/次级匝数比。

4.5.2第二步:确保内核不饱和，电路始终工作在DCM模式。

4.5.3第三步:根据最小输出电阻和DC输入电压调整初级电感。

4.5.4第四步:计算开关管的最大电压应力和峰值电流。

4.5.5第五步:计算初级电流和导线尺寸的有效值。

4.5.6步骤6:二次电流和导线尺寸的有效值

4.6断续模式下反激式转换器的设计示例

4.6.1反激拓扑的电磁原理

4.6.2带气隙的铁氧体磁芯，以防止饱和。

4.6.3 MPP磁芯用于防止饱和。

4.6.4反激式转换器的缺点

4.7120V/220V交流输入反激式转换器

4.8连续模式反激式转换器的设计原则

输出电压和导通时间之间的关系

4.8.2输入输出电流和功率的关系

4.8.3最小DC输入下连续模式下的电流斜坡幅度

4.8.4间歇和连续模式反激式转换器的设计示例

4.9交错反激式转换器

4.9.1交错反激变换器次级电流重叠

4.10双端(两个开关)间歇模式反激式转换器

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电感效应

参考

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电流模式优势的详细说明

5.4.1输入网络压力的调整

防止磁偏

5.4.3在小信号分析中，输出电感可以省略，以简化反馈回路的设计。

5.4.4负载电流调整原则

5.5当前模式的缺点和问题

5.5.1恒定峰值电流和平均输出电流比例

5.5.2对输出电感电流扰动的响应

5.5.3电流模式斜率补偿

5.5.4具有正斜率电压的斜率补偿

5.5.5实现斜率补偿

5.6电压馈电拓扑和电流馈电拓扑的特性比较

介绍和定义

5.6.2电压馈电PWM全桥变换器的缺点

5.6.3Buck电压馈电全桥拓扑的基本工作原理

5 . 6 . 4降压电压馈电全桥拓扑的优势

5 . 6 . 5降压电压馈电PWM全桥电路的缺点

5 . 6 . 6降压电流馈电全桥拓扑-基本工作原理

5.6.7反激电流馈电推挽拓扑(温伯格电路)

参考

第6章其他拓扑

6.1SCR谐振拓扑概述

6.2可控硅和ASCR的基本工作原理

6.3使用谐振正弦阳极电流关闭SCR的单端谐振逆变器拓扑

6.4 SCR谐振桥拓扑概述

6.4.1带串联负载的可控硅半桥谐振变换器的基本工作原理

6.4.2带串联负载的SCR半桥谐振变换器的设计计算

6.4.3带串联负载的SCR半桥谐振变换器设计实例

6.4.4带并联负载的SCR半桥谐振变换器

6.4.5单端可控硅谐振变换器的拓扑设计

6.5Cuk转换器拓扑概述

6 . 5 . 1 cuk转换器基本工作原理

6.5.2输出/输入电压比与开关晶体管Q1导通时间的关系

6 . 5 . 3 l 1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转换器的Cuk隔离输出

6.6低功率辅助电源的拓扑概述

6.6.1辅助电源接地问题

可选辅助电源

6.6.3辅助电源的典型电路

6.6.4罗耶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式转换器

6.6.6作为辅助电源的降压调节器(带DC隔离的输出)

参考

第七章变压器和磁性元件的设计

7.1简介

7.2变压器铁心材料、几何结构和峰值磁通密度的选择

7.2.1几种常用铁氧体材料的铁损与频率和磁通密度的关系

7.2.2铁氧体磁芯的几何尺寸

7.2.3峰值磁通密度的选择

7.3铁芯最大输出功率、峰值磁通密度、铁芯和骨架面积以及线圈电流密度的选择

7.3.1变流器拓扑输出功率公式推导

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通过查表确定磁芯和工作频率。

7.4变压器温升的计算

7.5变压器中的铜损耗

7.5.1简介

皮肤效应

7.5.3趋肤效应-定量分析

7.5.4不同频率下不同规格线径的交流/DC阻抗比

7.5.5矩形波电流的趋肤效应[14]

邻近效应

7.6简介:使用面积积(AP)法设计电感和磁性元件。

7.6.1AP方法的优点

电感器设计

7.6.3信号电平低功率电感

输入滤波器电感

7.6.5设计示例:60Hz***模式输入滤波器电感

7.6.6差模输入滤波器电感

7.7磁性:大DC偏置电流扼流圈电感简介

7.7.1公式、单位和图表

7.7.2具有磁化DC偏置的磁化曲线特征

磁场强度Hdc

7.7.4增加扼流圈电感或额定DC偏移的方法

磁通量密度δ b

空气间隙的作用

温度上升

7.8磁性设计-扼流铁芯材料简介

7.8.1适用于低交流应力的扼流圈材料。

7.8.2适用于高交流应力的扼流材料。

7.8.3适用于中程扼流线圈材料。

7.8.4磁芯材料的饱和特性

7.8.5磁芯材料的损耗特性

材料的饱和特性

材料渗透性参数

材料成本

7.8.9确定磁芯的最佳尺寸和形状。

7.8.10磁芯材料选择总结

7.9磁性:节流器设计示例

7.9.1扼流圈设计示例:带气隙的铁氧体磁芯。

7.9.2步骤1:确定20%纹波电流所需的电感。

7.9.3步骤2:确定面积乘积(AP)

7.9.4步骤3:计算最小圈数。

7.9.5步骤4:计算铁芯的气隙。

7.9.6步骤5:确定最佳钢丝直径。

7.9.7第六步:计算最佳线径。

7.9.8第7步:计算绕组电阻。

步骤8:确定功率损失。

7.9.10步骤9:温升预测-面积乘积法

7.9.11第十步:检查铁损。

7.10磁性:粉芯材料扼流圈的设计——简介

7.10.1影响铁芯材料选择的因素

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铜消耗-低交流应力下扼流圈设计的限制因素。

7.10.5铁损——高交流应力下限制扼流圈设计的因素。

7.10.6中等交流应力下的扼流设计

7.10.7磁芯材料的饱和特性

7.10.8磁芯的几何结构

7.10.9材料成本

7.11扼流圈设计示例:用ring Kool Mμ材料设计一个受铜耗限制的扼流圈。

7.11.1简介

7.11.2根据储能与面积的乘积法选择铁芯尺寸。

7.11.3受铜耗限制的扼流圈设计实例

7.12各种E形粉芯扼流圈设计实例

7.12.1简介

7.12.2第一个例子:用#40E铁粉芯材料设计扼流圈。

7.12.3第二个例子:用#8E铁粉芯设计扼流圈。

7.12.4第三个例子:用#60 E形Kool Mμ芯设计扼流圈。

7.13可变电感扼流圈设计实例:利用E形Kool Mμ磁芯设计一个受铜耗限制的扼流圈。

7.13.1可变电感扼流圈

7.13.2可变电感扼流圈设计示例

参考

第八章双极型大功率晶体管基极驱动电路

8.1简介

8.2双极晶体管理想基极驱动电路的主要目标

传导期间的足够电流

8.2.2导通情况下的基本过驱动峰值输入电流Ib1

8.2.3关闭瞬时反向基极电流尖峰Ib2。

8.2.4关断瞬间基极发射极间的反向电压尖峰为-1~-5V。

8.2.5贝克箝位电路(能同时满足高低β值晶体管工作要求的电路)

驾驶效率的提高

8.3变压器耦合的贝克箝位电路

8 . 3 . 1贝克钳的工作原理

8.3.2使用变压器耦合的贝克钳电路

8.3.3贝克钳结合集成变压器

8.3.4达林顿管中的贝克箝位电路

比例基础驱动

8.3.6其他类型的基本驱动电路

参考

第九章MOSFET和IGBT及其驱动电路

9.1MOSFET概述

9.1.1IGBT概述

9.1.2供电行业变化

9.1.3对新电路设计的影响

9.2 MOSFET管的基本工作原理

9.2.1MOSFET输出特性(Id-Vds)

9 . 2 . 2 MOSFET管的通态阻抗rds(on)

9.2.3输入阻抗米勒效应和MOSFET管的栅极电流

9.2.4计算栅极电压的上升和下降时间，以获得漏极电流的理想上升和下降时间。

9.2.5MOSFET管栅极驱动电路

9 . 2 . 6 MOSFET管的rds温度特性和安全工作区

9.2.7MOSFET栅极阈值电压及其温度特性

9 . 2 . 8 MOSFET管的开关速度和温度特性

9 . 2 . 9 MOSFET管的额定电流

9.2.10MOSFET管并联工作。

9.2.11推挽拓扑结构中的MOSFET

9.2.12MOSFET管的最大栅极电压

9 . 2 . 13 MOSFET管源极和漏极之间的体二极管

9.3绝缘栅双极晶体管概述(IGBT)

9.3.1选择适当的IGBT。

9.3.2IGBT结构概述

GBT工作特性

并联使用的IGBT

技术参数和最大额定值

静态电气特性

动态特性

温度和机械特性

参考

第10章磁放大器后调节器

10.1简介

10.2线性调节器和降压后调节器

10.3磁放大器概述

用于快速开关的10.3.1方形磁滞回线内核

10.3.2磁放大器的关闭和打开时间

10.3.3磁放大器磁芯复位和稳压

10.3.4用磁放大器关闭辅助输出。

10.3.5方形磁滞回线铁芯和几种常见铁芯的特性

10.3.6铁损和温升的计算

10.3.7 ——磁放大器后级整流设计实例

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磁放大器的脉宽调制和误差放大电路

参考

第11章开关损耗分析和负载线路整形缓冲电路设计

11.1简介

11.2不带缓冲电路的晶体管关断损耗

11.3RCD关闭缓冲电路

11.4RCD缓冲电路中电容的选择

11.5设计示例-RCD缓冲电路

11.5.1 RCD缓冲电路接电源正极。

11.6无损缓冲电路

11.7负载线整形(降低峰值电压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

第12章反馈回路的稳定性

12.1简介

12.2系统振荡原理

1电路稳定性的增益准则

12.2.2电路稳定性的增益斜率准则

12.2.3输出LC滤波器的增益特性(带或不带ESR的输出电容)

12.2.4脉宽调制器的增益

12.2.5LC输出滤波器加上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

12.5零点和极点频率引起的增益斜率变化规律

12.6单零点单极点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和极点位置计算相移。

12.8考虑ESR的LC滤波器相移

12.9设计实例——带2型误差放大器的正激变换器反馈回路的稳定性

12.103误差放大器的应用和传递函数

12.113型误差放大器的零点和极点位置引起的相位滞后

12.123误差放大器原理图、传递函数及零点和极点位置。

12.13设计实例——利用3型误差放大器的反馈回路稳定正激变换器

12.143误差放大器的元件选择

12.15反馈系统条件稳定。

反激式变换器在12.16断续模式下的稳定性

从误差放大器到输出电压节点的12.16.1 DC增益

12.16.2不连续模式下误差放大器输出端至反激式转换器输出电压节点的传递函数

12.17非连续模式下反激式转换器误差放大器的传递函数

12.18设计实例——反激式变换器在断续模式下的稳定性

12.19跨导误差放大器

参考

第13章谐振变换器

13.1简介

13.2谐振转换器

13.3谐振正向变换器

13.3.1谐振正激变换器的测量波形

13.4谐振变换器的工作模式

13.4.1非连续模式和连续模式；过共振模式和欠共振模式。

13.5连续模式下的谐振半桥转换器

并联谐振变换器(PRC)和串联谐振变换器(SRC)

13.5.2连续模式下带串联负载和并联负载的谐振半桥变换器的交流等效电路和增益曲线

串联负载谐振半桥变换器在连续模式下的调节(CCM) 13.5.3

13.5.4连续模式下并联负载谐振半桥变换器的调整

13.5.5连续模式下的串联/并联谐振转换器

连续模式下的零电压开关准谐振变换器

13.6谐振电源概述

参考

第14章开关电源的典型波形

14.1简介

14.2正向转换器波形

在14.2.180%额定负荷下测得的Vds和Id波形

14.2.240%额定负荷下Vdc和Ids的波形

14.2.3开/关期间漏极和源极之间的电压和漏极电流重叠。

14.2.4漏电流、漏源间电压和栅源间电压波形的相位关系

14.2.5变压器二次电压，输出电感电流上升下降时间，功率晶体管漏源电压波形

14.2.6图14.1正激变换器PWM驱动芯片(UC3525A)关键点波形。

14.3推挽拓扑波形概述

14.3.1最大、额定和最小电源电压，负载电流最大时变压器中心抽头的电流之和。

开关管漏源间电压

14.3.2带两个开关的Vds的波形和死时间内铁芯的磁通密度。

14.3.3栅源电压、漏源电压和漏电流波形

14.3.4变压器漏极电流探头和中心抽头电流探头分别测得的漏极电流。

波形比较

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振荡现象。

14.3.7开关管关断时下降的漏电流和上升的漏源电压叠加引起的交流开关损耗。

14.3.820%最大输出功率，在变压器中心抽头处测得的漏源电压和漏电流波形。

最大输出功率为14.3.920%时的漏极电流和漏极电压波形

最大输出功率为14.3.1020%时两个开关的漏极和源极之间的电压波形。

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波形。

14.3.13栅源电压与漏电流波形的相位关系

14.3.14整流二极管的电流波形(变压器次级)

14.3.15由于励磁电流过大或DC输出电流过小，每半周“导通”两次的现象。

14.3.16的功率高于额定最大输出功率15%时漏极电流和漏极电压的波形。

开关管死区时间内漏极电压振荡

14.4反激式拓扑波形

1简介

在14.4.290%满载条件下，当输入电压为其最小值、最大值和额定值时，漏极电流和漏源电流

电压波形

14.4.3输出整流器输入的电压和电流波形。

14.4.4开关管关断瞬间缓冲电容电流波形

参考

第15章功率因数和功率因数校正

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 Boost电路在连续和不连续工作模式下功率因数校正的比较

15.3.2升压变换器在连续工作模式下对输入电网电压变化的调整

15.3.3升压变换器在连续工作模式下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利用UC3854实现正弦输入电流。

15.4.3使用UC3854保持输出电压恒定

15.4.4使用UC3854芯片控制电源的输出功率。

15.4.5利用UC3854芯片选择升压电路的开关频率

15 . 4 . 6升压输出电感L1的选择

15 . 4 . 7升压输出电容的选择

峰值电流限值15.4.8UC3854

设计UC3854的稳定反馈回路

15.5摩托罗拉MC34261功率因数校正芯片

详细描述15.5.1摩托罗拉MC34261(图15.11)。

15.5.2MC34261的内部逻辑和结构(图15.11和15.6438+02)。

15.5.3开关频率和L1电感的计算

15.5.4MC34261选择电流检测电阻(R9)和乘法器输入电阻网络(R3和R7)

参考

第16章电子镇流器-荧光灯高频电源

16.1简介:电磁镇流器

16.2荧光灯的物理特性和类型

16.3电弧特性

DC电压下1的电弧特性

16.3.2交流驱动荧光灯

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

16.6直流/交流逆变器拓扑

16.6.1电流馈电推挽拓扑

16.6.2电流馈电推挽拓扑的电压和电流

16.6.3电流馈电拓扑中“电流馈电”电感的幅度

16.6.4电流馈电电感中特定磁芯的选择

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芯变压器

16.6.7带电流馈电拓扑的环形铁芯变压器

16.7电压馈电推挽拓扑

16.8电流馈电并联谐振半桥拓扑

电压馈电串联谐振半桥拓扑

16.10电子镇流器的包装

参考

第17章笔记本电脑和便携式电子设备用低输入电压转换器

17.1简介

17.2低输入电压芯片转换器供应商

17.3线性技术公司的升压和降压转换器

17.3.1凌特LT1170升压转换器

LT 1170升压变换器的主要波形

17.3.3IC转换器的热效应

17.3.4 LT1170升压变换器的其他应用。

17.3.5LTC其他大功率升压转换器

17 . 3 . 6升压转换器的元件选择

17.3.7灵特降压转换器系列

17.3.8LT1074降压转换器的其他应用

17.3.9LTC高效大功率降压转换器

17.3.10 Ling超大功率Buck变换器综述

17.3.11凌特低功率转换器

17.3.12反馈回路稳定性

17.4最大转换器芯片

17.5由芯片产品组成的分布式电源系统