開關電源設計目錄
1.1引言——線性調整器和Buck、Boost及反相開關型調整器
1.2線性調整器——耗能型調整器
1.2.1基本工作原理
1.2.2線性調整器的缺點
1.2.3串接晶體管的功率損耗
1.2.4線性調整器的效率與輸出電壓的關系
1.2.5串接PNP型晶體管的低功耗線性調整器
1.3開關型調整器拓撲
1.3.1Buck開關型調整器
1.3.2Buck調整器的主要電流波形
1.3.3Buck調整器的效率
1.3.4Buck調整器的效率（考慮交流開關損耗）
1.3.5理想開關頻率的選擇
1.3.6設計例子
1.3.7輸出電容
1.3.8有直流隔離調整輸出的Buck調整器的電壓調節(jié)
1.4Boost開關調整器拓撲
1.4.1基本原理
1.4.2Boost調整器的不連續(xù)工作模式
1.4.3Boost調整器的連續(xù)工作模式
1.4.4不連續(xù)工作模式的Boost調整器的設計
1.4.5Boost調整器與反激變換器的關系
1.5反極性Boost調整器
1.5.1基本工作原理
1.5.2反極性調整器設計關系
參考文獻
第2章推挽和正激變換器拓撲
2.1引言
2.2推挽拓撲
2.2.1基本原理（主/輔輸出結構）
2.2.2輔輸出的輸入—負載調整率
2.2.3輔輸出電壓偏差
2.2.4主輸出電感的最小電流限制
2.2.5推挽拓撲中的磁通不平衡（偏磁飽和現(xiàn)象）
2.2.6磁通不平衡的表現(xiàn)
2.2.7磁通不平衡的測試
2.2.8磁通不平衡的解決方法
2.2.9功率變壓器設計
2.2.10初/次級繞組的峰值電流及有效值電流
2.2.11開關管的電壓應力及漏感尖峰
2.2.12功率開關管損耗
2.2.13推挽拓撲輸出功率及輸入電壓的限制
2.2.14輸出濾波器的設計
2.3正激變換器拓撲
2.3.1基本工作原理
2.3.2輸出/輸入電壓與導通時間和匝數(shù)比的設計關系
2.3.3輔輸出電壓
2.3.4次級負載、續(xù)流二極管及電感的電流
2.3.5初級電流、輸出功率及輸入電壓之間的關系
2.3.6功率開關管最大關斷電壓應力
2.3.7實際輸入電壓和輸出功率限制
2.3.8功率和復位繞組匝數(shù)不相等的正激變換器
2.3.9正激變換器電磁理論
2.3.10功率變壓器的設計
2.3.11輸出濾波器的設計
2.4雙端正激變換器拓撲
2.4.1基本原理
2.4.2設計原則及變壓器的設計
2.5交錯正激變換器拓撲
2.5.1基本工作原理、優(yōu)缺點和輸出功率限制
2.5.2變壓器的設計
2.5.3輸出濾波器的設計
參考文獻
第3章半橋和全橋變換器拓撲
3.1引言
3.2半橋變換器拓撲
3.2.1工作原理
3.2.2半橋變換器磁設計
3.2.3輸出濾波器的設計
3.2.4防止磁通不平衡的隔直電容的選擇
3.2.5半橋變換器的漏感問題
3.2.6半橋變換器與雙端正激變換器的比較
3.2.7半橋變換器實際輸出功率的限制
3.3全橋變換器拓撲
3.3.1基本工作原理
3.3.2全橋變換器磁設計
3.3.3輸出濾波器的計算
3.3.4變壓器初級隔直電容的選擇
第4章反激變換器
4.1引言
4.2反激變換器基本工作原理
4.3反激變換器工作模式
4.4斷續(xù)工作模式
4.4.1輸入電壓、輸出電壓及導通時間與輸出負載的關系
4.4.2斷續(xù)模式向連續(xù)模式的過渡
4.4.3反激變換器連續(xù)模式的基本工作原理
4.5設計原則和設計步驟
4.5.1步驟1：確定初/次級匝數(shù)比
4.5.2步驟2：保證磁心不飽和且電路始終工作于DCM模式
4.5.3步驟3：根據最小輸出電阻及直流輸入電壓調整初級電感
4.5.4步驟4：計算開關管的最大電壓應力和峰值電流
4.5.5步驟5：計算初級電流有效值和導線尺寸
4.5.6步驟6：次級電流有效值和導線尺寸
4.6斷續(xù)模式下的反激變換器的設計實例
4.6.1反激拓撲的電磁原理
4.6.2鐵氧體磁心加氣隙防止飽和
4.6.3采用MPP磁心防止飽和
4.6.4反激變換器的缺點
4.7120V/220V交流輸入反激變換器
4.8連續(xù)模式反激變換器的設計原則
4.8.1輸出電壓和導通時間的關系
4.8.2輸入、輸出電流與功率的關系
4.8.3最小直流輸入時連續(xù)模式下的電流斜坡幅值
4.8.4斷續(xù)與連續(xù)模式反激變換器的設計實例
4.9交錯反激變換器
4.9.1交錯反激變換器次級電流的疊加
4.10雙端（兩開關管）斷續(xù)模式反激變換器
4.10.1應用場合
4.10.2基本工作原理
4.10.3雙端反激變換器的漏感效應
參考文獻
第5章電流模式和電流饋電拓撲
5.1簡介
5.1.1電流模式控制
5.1.2電流饋電拓撲
5.2電流模式控制
5.2.1電流模式控制的優(yōu)點
5.3電流模式和電壓模式控制電路的比較
5.3.1電壓模式控制電路
5.3.2電流模式控制電路
5.4電流模式優(yōu)點詳解
5.4.1輸入網壓的調整
5.4.2防止偏磁
5.4.3在小信號分析中可省去輸出電感簡化反饋環(huán)設計
5.4.4負載電流調整原理
5.5電流模式的缺點和存在的問題
5.5.1恒定峰值電流與平均輸出電流的比例問題
5.5.2對輸出電感電流擾動的響應
5.5.3電流模式的斜率補償
5.5.4用正斜率電壓的斜率補償
5.5.5斜率補償?shù)膶崿F(xiàn)
5.6電壓饋電和電流饋電拓撲的特性比較
5.6.1引言及定義
5.6.2電壓饋電PWM全橋變換器的缺點
5.6.3Buck電壓饋電全橋拓撲基本工作原理
5.6.4Buck電壓饋電全橋拓撲的優(yōu)點
5.6.5Buck電壓饋電PWM全橋電路的缺點
5.6.6Buck電流饋電全橋拓撲——基本工作原理
5.6.7反激電流饋電推挽拓撲（Weinberg電路）
參考文獻
第6章其他拓撲
6.1SCR諧振拓撲概述
6.2SCR和ASCR的基本工作原理
6.3利用諧振正弦陽極電流關斷SCR的單端諧振逆變器拓撲
6.4SCR諧振橋式拓撲概述
6.4.1串聯(lián)負載SCR半橋諧振變換器的基本工作原理
6.4.2串聯(lián)負載SCR半橋諧振變換器的設計計算
6.4.3串聯(lián)負載SCR半橋諧振變換器的設計實例
6.4.4并聯(lián)負載SCR半橋諧振變換器
6.4.5單端SCR諧振變換器拓撲的設計
6.5Cuk變換器拓撲概述
6.5.1Cuk變換器的基本工作原理
6.5.2輸出/輸入電壓比與開關管Q1導通時間的關系
6.5.3L1和L2的電流變化率
6.5.4消除輸入電流紋波的措施
6.5.5Cuk變換器的隔離輸出
6.6小功率輔助電源拓撲概述
6.6.1輔助電源的接地問題
6.6.2可供選擇的輔助電源
6.6.3輔助電源的典型電路
6.6.4Royer振蕩器輔助電源的基本工作原理
6.6.5作為輔助電源的簡單反激變換器
6.6.6作為輔助電源的Buck調節(jié)器(輸出帶直流隔離)
參考文獻
第7章變壓器及磁性元件設計
7.1引言
7.2變壓器磁心材料與幾何結構、峰值磁通密度的選擇
7.2.1幾種常用鐵氧體材料的磁心損耗與頻率和磁通密度的關系
7.2.2鐵氧體磁心的幾何尺寸
7.2.3峰值磁通密度的選擇
7.3磁心最大輸出功率、峰值磁通密度、磁心和骨架面積及線圈電流密度的選擇
7.3.1變換器拓撲輸出功率公式的推導
7.3.2推挽變換器輸出功率公式的推導
7.3.3半橋拓撲輸出功率公式的推導
7.3.4全橋拓撲輸出功率公式的推導
7.3.5以查表的方式確定磁心和工作頻率
7.4變壓器溫升的計算
7.5變壓器中的銅損
7.5.1引言
7.5.2集膚效應
7.5.3集膚效應——定量分析
7.5.4不同規(guī)格的線徑在不同頻率下的交/直流阻抗比
7.5.5矩形波電流的集膚效應[14 ]
7.5.6鄰近效應
7.6引言：利用面積乘積（AP）法進行電感及磁性元件設計
7.6.1AP法的優(yōu)點
7.6.2電感器設計
7.6.3信號級小功率電感
7.6.4輸入濾波電感
7.6.5設計舉例：60Hz共模輸入濾波電感
7.6.6差模輸入濾波電感
7.7磁學：扼流線圈簡介——直流偏置電流很大的電感
7.7.1公式、單位和圖表
7.7.2有磁化直流偏置的磁化曲線特征
7.7.3磁場強度Hdc
7.7.4增加扼流圈電感或者額定直流偏置量的方法
7.7.5磁通密度ΔB
7.7.6氣隙的作用
7.7.7溫升
7.8磁設計——扼流圈磁心材料簡介
7.8.1適用于低交流應力場合的扼流圈材料
7.8.2適用于高交流應力場合的扼流圈材料
7.8.3適用于中等范圍的扼流圈材料
7.8.4磁心材料飽和特性
7.8.5磁心材料損耗特性
7.8.6材料飽和特性
7.8.7材料磁導率參數(shù)
7.8.8材料成本
7.8.9確定最佳的磁心尺寸和形狀
7.8.10磁心材料選擇總結
7.9磁學：扼流圈設計例子
7.9.1扼流圈設計例子：加了氣隙的鐵氧體磁心
7.9.2步驟一：確定20%紋波電流需要的電感量
7.9.3步驟二：確定面積乘積（AP）
7.9.4步驟三：計算最小匝數(shù)
7.9.5步驟四：計算磁心氣隙
7.9.6步驟五：確定最佳線徑
7.9.7步驟六：計算最佳線徑
7.9.8步驟七：計算繞組電阻
7.9.9步驟八：確定功率損耗
7.9.10步驟九：預測溫升——面積乘積法
7.9.11步驟十：核查磁心損耗
7.10磁學：用粉芯磁心材料設計扼流圈——簡介
7.10.1影響鐵粉芯磁心材料選擇的因素
7.10.2粉芯材料的飽和特性
7.10.3粉芯材料的損耗特性
7.10.4銅耗——低交流應力時限制扼流圈設計的因素
7.10.5磁心損耗——高交流應力時限制扼流圈設計的因素
7.10.6中等交流應力時的扼流圈設計
7.10.7磁心材料飽和特性
7.10.8磁心的幾何結構
7.10.9材料成本
7.11扼流圈設計例子：用環(huán)形Kool Mμ材料設計受銅耗限制的扼流圈
7.11.1引言
7.11.2根據所儲存能量和面積乘積法選擇磁心尺寸
7.11.3受銅耗限制的扼流圈設計例子
7.12用各種E形粉芯設計扼流圈的例子
7.12.1引言
7.12.2第一個例子：用#40E形鐵粉芯材料設計扼流圈
7.12.3第二個例子：用#8E形鐵粉芯磁心設計扼流圈
7.12.4第三個例子：用#60 E形Kool Mμ磁心設計扼流圈
7.13變感扼流圈設計例子：用E形Kool Mμ磁芯設計受銅耗限制的扼流圈
7.13.1變感扼流圈
7.13.2變感扼流圈設計例子
參考文獻
第8章雙極型大功率晶體管的基極驅動電路
8.1引言
8.2雙極型晶體管的理想基極驅動電路的主要目標
8.2.1導通期間足夠大的電流
8.2.2導通瞬間基極過驅動峰值輸入電流Ib1
8.2.3關斷瞬間反向基極電流尖峰Ib2
8.2.4關斷瞬間基射極間的-1~-5V反向電壓尖峰
8.2.5貝克（Baker）鉗位電路（能同時滿足高、低β值的晶體管工作要求的電路）
8.2.6對驅動效率的改善
8.3變壓器耦合的貝克（Baker）鉗位電路
8.3.1Baker鉗位的工作原理
8.3.2使用變壓器耦合的Baker鉗位電路
8.3.3結合集成變壓器的Baker鉗位
8.3.4達林頓管（Darlington）內部的Baker鉗位電路
8.3.5比例基極驅動
8.3.6其他類型的基極驅動電路
參考文獻
第9章MOSFET和IGBT及其驅動電路
9.1MOSFET概述
9.1.1IGBT概述
9.1.2電源工業(yè)的變化
9.1.3對新電路設計的影響
9.2MOSFET管的基本工作原理
9.2.1MOSFET管的輸出特性（Id-Vds）
9.2.2MOSFET管的通態(tài)阻抗rds(on)
9.2.3MOSFET管的輸入阻抗米勒效應和柵極電流
9.2.4計算柵極電壓的上升和下降時間已獲得理想的漏極電流上升和下降時間
9.2.5MOSFET管柵極驅動電路
9.2.6MOSFET管rds溫度特性和安全工作區(qū)
9.2.7MOSFET管柵極閾值電壓及其溫度特性
9.2.8MOSFET管開關速度及其溫度特性
9.2.9MOSFET管的額定電流
9.2.10MOSFET管并聯(lián)工作
9.2.11推挽拓撲中的MOSFET管
9.2.12MOSFET管的最大柵極電壓
9.2.13MOSFET管源漏極間的體二極管
9.3絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）概述
9.3.1選擇合適的IGBT
9.3.2IGBT構造概述
9.3.3IGBT工作特性
9.3.4IGBT并聯(lián)使用
9.3.5技術參數(shù)和最大額定值
9.3.6靜態(tài)電學特性
9.3.7動態(tài)特性
9.3.8溫度和機械特性
參考文獻
第10章磁放大器后級調節(jié)器
10.1引言
10.2線性調整器和Buck后級調整器
10.3磁放大器概述
10.3.1用作快速開關的方形磁滯回線磁心
10.3.2磁放大器中的關斷和導通時間
10.3.3磁放大器磁心復位及穩(wěn)壓
10.3.4利用磁放大器關斷輔輸出
10.3.5方形磁滯回線磁心特性和幾種常用磁心
10.3.6磁心損耗和溫升的計算
10.3.7設計實例——磁放大器后級整流
10.3.8磁放大器的增益
10.3.9推挽電路的磁放大器輸出
10.4磁放大器脈寬調制器和誤差放大器
10.4.1磁放大器脈寬調制及誤差放大器電路
參考文獻
第11章開關損耗分析與負載線整形緩沖電路設計
11.1引言
11.2無緩沖電路的晶體管的關斷損耗
11.3RCD關斷緩沖電路
11.4RCD緩沖電路中電容的選擇
11.5設計范例——RCD緩沖電路
11.5.1接電源正極的RCD緩沖電路
11.6無損緩沖電路
11.7負載線整形（減少尖峰電壓以防止晶體管二次擊穿的緩沖器）
11.8變壓器無損緩沖電路
參考文獻
第12章反饋環(huán)路的穩(wěn)定
12.1引言
12.2系統(tǒng)振蕩原理
12.2.1電路穩(wěn)定的增益準則
12.2.2電路穩(wěn)定的增益斜率準則
12.2.3輸出LC濾波器的增益特性（輸出電容含/不含ESR）
12.2.4脈寬調制器的增益
12.2.5LC輸出濾波器加調制器和采樣網絡的總增益
12.3誤差放大器幅頻特性曲線的設計
12.4誤差放大器的傳遞函數(shù)、極點和零點
12.5零點、極點頻率引起的增益斜率變化規(guī)則
12.6只含單零點和單極點的誤差放大器傳遞函數(shù)的推導
12.7根據2型誤差放大器的零點、極點位置計算相移
12.8考慮ESR時LC濾波器的相移
12.9設計實例——含有2型誤差放大器的正激變換器反饋環(huán)路的穩(wěn)定性
12.103型誤差放大器的應用及其傳遞函數(shù)
12.113型誤差放大器零點、極點位置引起的相位滯后
12.123型誤差放大器的原理圖、傳遞函數(shù)及零點、極點位置
12.13設計實例——通過3型誤差放大器反饋環(huán)路穩(wěn)定正激變換器
12.143型誤差放大器元件的選擇
12.15反饋系統(tǒng)的條件穩(wěn)定
12.16不連續(xù)模式下反激變換器的穩(wěn)定
12.16.1從誤差放大器端到輸出電壓節(jié)點的直流增益
12.16.2不連續(xù)模式下反激變換器的誤差放大器輸出端到輸出電壓節(jié)點的傳遞函數(shù)
12.17不連續(xù)模式下反激變換器誤差放大器的傳遞函數(shù)
12.18設計實例——不連續(xù)模式下反激變換器的穩(wěn)定
12.19跨導誤差放大器
參考文獻
第13章諧振變換器
13.1引言
13.2諧振變換器
13.3諧振正激變換器
13.3.1某諧振正激變換器的實測波形
13.4諧振變換器的工作模式
13.4.1不連續(xù)模式和連續(xù)模式；過諧振模式和欠諧振模式
13.5連續(xù)模式下的諧振半橋變換器
13.5.1并聯(lián)諧振變換器（PRC）和串聯(lián)諧振變換器（SRC）
13.5.2連續(xù)模式下串聯(lián)負載和并聯(lián)負載諧振半橋變換器的交流等效電路和增益曲線
13.5.3連續(xù)模式（CCM）下串聯(lián)負載諧振半橋變換器的調節(jié)
13.5.4連續(xù)模式下并聯(lián)負載諧振半橋變換器的調節(jié)
13.5.5連續(xù)模式下串聯(lián)/并聯(lián)諧振變換器
13.5.6連續(xù)模式下零電壓開關準諧振變換器
13.6諧振電源小結
參考文獻
第14章開關電源的典型波形
14.1引言
14.2正激變換器波形
14.2.180%額定負載下測得的Vds和Id的波形
14.2.240%額定負載下的Vdc和Ids的波形
14.2.3導通/關斷過程中漏源極間電壓和漏極電流的重疊
14.2.4漏極電流、漏源極間的電壓和柵源極間的電壓波形的相位關系
14.2.5變壓器的次級電壓、輸出電感電流的上升和下降時間與功率晶體管漏源電壓波形
14.2.6圖14.1中的正激變換器的PWM驅動芯片（UC3525A）的關鍵點波形
14.3推挽拓撲波形概述
14.3.1最大、額定及最小電源電壓下，負載電流最大時變壓器中心抽頭處的電流和
開關管漏源極間的電壓
14.3.2兩開關管Vds的波形及死區(qū)期間磁心的磁通密度
14.3.3柵源極間電壓、漏源極間電壓和漏極電流的波形
14.3.4漏極處的電流探頭與變壓器中心抽頭處的電流探頭各自測量得到的漏極電流
波形的比較
14.3.5輸出紋波電壓和整流器陰極電壓
14.3.6開關管導通時整流器陰極電壓的振蕩現(xiàn)象
14.3.7開關管關斷時下降的漏極電流和上升的漏源極間電壓重疊產生的交流開關損耗
14.3.820%最大輸出功率下漏源極間電壓和在變壓器中心抽頭處測得的漏極電流的波形
14.3.920%最大輸出功率下的漏極電流和漏極電壓的波形
14.3.1020%最大輸出功率下兩開關管漏源極間電壓的波形
14.3.11輸出電感電流和整流器陰極電壓的波形
14.3.12輸出電流大于最小輸出電流時輸出整流器陰極電壓的波形
14.3.13柵源極間電壓和漏極電流波形的相位關系
14.3.14整流二極管（變壓器次級）的電流波形
14.3.15由于勵磁電流過大或直流輸出電流較小造成的每半周期兩次“導通”的現(xiàn)象
14.3.16功率高于額定最大輸出功率15%時的漏極電流和漏極電壓的波形
14.3.17開關管死區(qū)期間的漏極電壓振蕩
14.4反激拓撲波形
14.4.1引言
14.4.290%滿載情況下，輸入電壓為其最小值、最大值及額定值時漏極電流和漏源極間
電壓的波形
14.4.3輸出整流器輸入端的電壓和電流波形
14.4.4開關管關斷瞬間緩沖器電容的電流波形
參考文獻
第15章功率因數(shù)及功率因數(shù)校正
15.1功率因數(shù)
15.2開關電源的功率因數(shù)校正
15.3校正功率因數(shù)的基本電路
15.3.1用于功率因數(shù)校正的連續(xù)和不連續(xù)工作模式Boost電路對比
15.3.2連續(xù)工作模式下Boost變換器對輸入網壓變化的調整
15.3.3連續(xù)工作模式下Boost變換器對負載電流變化的調整
15.4用于功率因數(shù)校正的集成電路芯片
15.4.1功率因數(shù)校正芯片Unitrode UC3854
15.4.2用UC3854實現(xiàn)輸入電網電流的正弦化
15.4.3使用UC3854保持輸出電壓恒定
15.4.4采用UC3854芯片控制電源的輸出功率
15.4.5采用UC3854芯片的Boost電路開關頻率的選擇
15.4.6Boost輸出電感L1的選擇
15.4.7Boost輸出電容的選擇
15.4.8UC3854的峰值電流限制
15.4.9設計穩(wěn)定的UC3854反饋環(huán)
15.5Motorola MC34261功率因數(shù)校正芯片
15.5.1Motorola MC34261的詳細說明（圖15.11）
15.5.2MC34261的內部邏輯及結構（圖15.11和圖15.12）
15.5.3開關頻率和L1電感量的計算
15.5.4MC34261電流檢測電阻（R9）和乘法器輸入電阻網絡（R3和R7）的選擇
參考文獻
第16章電子鎮(zhèn)流器——應用于熒光燈的高頻電源
16.1引言：電磁鎮(zhèn)流器
16.2熒光燈的物理特性和類型
16.3電弧特性
16.3.1在直流電壓下的電弧特性
16.3.2交流驅動的熒光燈
16.3.3帶電子鎮(zhèn)流器熒光燈的伏安特性
16.4電子鎮(zhèn)流器電路
16.5DC/AC逆變器的一般特性
16.6DC/AC逆變器拓撲
16.6.1電流饋電式推挽拓撲
16.6.2電流饋電式推挽拓撲的電壓和電流
16.6.3電流饋電拓撲中的“電流饋電”電感的幅值
16.6.4電流饋電電感中具體磁心的選擇
16.6.5電流饋電電感線圈的設計
16.6.6電流饋電拓撲中的鐵氧體磁心變壓器
16.6.7電流饋電拓撲的環(huán)形磁心變壓器
16.7電壓饋電推挽拓撲
16.8電流饋電并聯(lián)諧振半橋拓撲
16.9電壓饋電串聯(lián)諧振半橋拓撲
16.10電子鎮(zhèn)流器的封裝
參考文獻
第17章用于筆記本電腦和便攜式電子設備的低輸入電壓變換器
17.1引言
17.2低輸入電壓芯片變換器供應商
17.3凌特（Linear Technology）公司的Boost和Buck變換器
17.3.1凌特LT1170 Boost變換器
17.3.2LT1170 Boost變換器的主要波形
17.3.3IC變換器的熱效應
17.3.4LT1170 Boost變換器的其他應用
17.3.5LTC其他類型高功率Boost變換器
17.3.6Boost變換器的元件選擇
17.3.7凌特Buck變換器系列
17.3.8LT1074 Buck變換器的其他應用
17.3.9LTC高效率、大功率Buck變換器
17.3.10凌特大功率Buck變換器小結
17.3.11凌特低功率變換器
17.3.12反饋環(huán)的穩(wěn)定性
17.4Maxim公司的變換器芯片
17.5由芯片產品構成的分布式電源系統(tǒng)。
保定市四北電子有限公司電力自動化設備專用電源；通訊領域專用電源；電力測試儀器專用電源；開關電源等等。
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