高频交换式电源供应器原理与设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本书译自George Chryssis所着之「High-Frequency SwitchingPower Supplies：Theory and Design」一书。书中以深入浅出的方式，将近年来所发展研究的交换式电源供应器，结合理论与实际予以介绍，同时提供许多例子，使读者对SPS有全盘之了解，并着手从事SPS之设计，十分适合从事电力电子与交换式电源供应器设计之工程师的参考书籍。

电子工程技术前沿：电力电子系统中的新型拓扑与控制策略研究 本书聚焦于当前电力电子领域最前沿、最具挑战性的研究方向，深入剖析了为应对现代电子设备日益增长的高性能、高集成度和高能效需求而涌现出的新型电源拓扑结构、先进的控制技术以及关键器件的优化应用。它并非侧重于传统开关电源（如PWM或PFM控制的经典架构）的原理阐述，而是将视角投向了面向未来应用的、更精细化和系统化的电力变换解决方案。 本书的编写基于对当前半导体技术发展趋势和应用场景需求的深刻理解，旨在为高级工程技术人员、研究人员和研究生提供一个前瞻性的技术参考和深入的学习平台。全书内容紧密围绕“如何突破现有电源架构的瓶颈”、“如何实现更高效的能量传输与管理”以及“如何将先进的数学模型应用于实际的系统设计中”这三大核心议题展开。 --- 第一部分：前沿功率变换拓扑的结构创新与性能解析 本部分内容完全规避了对标准“高频开关电源”中常见的中低功率LLC谐振、PFC升降压等基础拓扑的详细推导和基础工作原理介绍。它着重探讨了为克服传统拓扑在极高开关频率、高功率密度或特殊输出要求下所暴露出的局限性而发展出的非传统或混合型拓扑。 1. 超高频与零损耗开关技术： 深入研究了基于新型半导体材料（如SiC、GaN）特性的先进准谐振（QR）和有源箝位（Active Clamping, AC）技术的极限应用。重点分析了如何通过精细的驱动与关断时序控制，实现真正的零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）在更宽负载范围内的稳定工作，并探讨了高频下的电磁干扰（EMI）和热管理挑战的系统性解决方案，而非仅仅是标准滤波器的应用。 2. 多电平变换器在DC-DC领域的拓展应用： 详细阐述了将传统用于逆变器的多电平（Multi-Level）技术，例如中点钳位（NPC）和飞跨电容（FC）拓扑，引入高压或大电流DC-DC变换中的创新设计。探讨了如何利用这些拓扑来显著降低开关应力、减少输出纹波，并提升变换效率，尤其是在面向数据中心或电动汽车高压母线应用时的拓扑选择与调制策略。 3. 矩阵式（Matrix）与无变压器（Transformerless）变换器： 剖析了用于实现多路隔离或多相供电的新型拓扑。这包括矩阵式DC-DC变换器在消除初级侧直流偏磁、提高功率密度方面的优势，以及在某些特定场景下为追求极致简化而采用的非隔离型高频变换结构的适用性分析与安全冗余设计。 --- 第二部分：面向实时动态响应的自适应控制理论与实现 本部分聚焦于超越传统PID控制的先进数字控制算法在电源系统中的应用，强调系统对瞬态扰动的快速、精确和鲁棒性响应能力。 1. 模型预测控制（MPC）在电力电子中的深度应用： 详尽介绍了如何建立精确的系统状态空间模型，并利用MPC算法对未来的系统行为进行预测，从而实时优化开关决策。内容涵盖了有限集MPC（FSM-MPC）和基于优化的MPC（OP-MPC）在电能质量维持和动态性能提升方面的具体实现流程和计算复杂性分析。 2. 鲁棒控制与非线性控制： 探讨了在元件参数漂移、外部负载变化剧烈等不确定性环境下，如何应用滑模控制（SMC）和$mu$-综合控制（H-infinity）等方法来保证系统的稳定性和性能指标，确保电源在极端工况下的可靠运行。 3. 智能系统集成与自适应带宽管理： 深入讲解了如何结合模糊逻辑（Fuzzy Logic）或基于神经网络的在线参数辨识技术，实现控制环路带宽的动态调整。这使得电源系统能够根据负载的实时特性（如电感饱和、电容等效电阻变化）自动优化控制增益，实现“一箱多用”的灵活设计。 --- 第三部分：关键元件的跨尺度集成与封装技术 本部分关注的是将理论设计转化为高可靠性、高集成度物理实体的工程实现，重点不在于单个元件的规格选择，而在于系统层面的集成封装与热-电-磁协同设计。 1. 功率半导体模块化与异构集成： 分析了当前行业对共封装（Co-Packaging）的需求，探讨了如何将驱动电路、保护逻辑与功率器件（如SiC MOSFET）在同一基板上进行高效集成，以最大程度缩短环路，降低寄生参数。内容包括先进的烧结（Sintering）互连技术对高频性能的影响。 2. 磁性元件的微型化与三维集成： 重点讨论了突破传统磁芯限制的平面变压器（Planar Magnetics）设计优化，特别是针对高频工作点的涡流损耗抑制。此外，还涵盖了3D集成技术在磁性元件设计中的应用潜力，旨在实现与芯片和半导体模块的紧密堆叠，减少系统的体积。 3. 高级热管理系统设计： 探讨了在电源密度持续攀升的背景下，相变材料（PCM）、微通道液体冷却等主动与被动散热技术如何与系统布局深度耦合，以确保高可靠性工作温度下的长期稳定运行，这是对传统风冷或简单散热片的超越。 --- 总结： 本书并非一本面向初学者的入门教材，它是一部面向下一代电力电子系统设计的高级参考手册。它要求读者具备扎实的开关电源基础理论知识，并在此基础上，探索如何在极限性能要求下，通过创新拓扑、先进控制和系统集成手段，驱动电力电子技术的进一步发展。全书内容高度侧重于系统优化、前沿理论与工程实现难点的系统性突破。

第一章　交换式电源供应器
第二章　电源输入部份
第三章　电源转换器的种类
第四章　转换器功率电晶体的设计
第五章　高频率的功率变压器
第六章　电源输出部份：整流器、电感器与电容器
第七章　转换器稳压器的控制电路
第八章　转换式电源转换器周边附加电路与元件
第九章　转换式电源供给器稳定度分析与设计
第十章　电磁与射频干扰(EMI-RFI)的考虑
第十一章　电源供给器电气安全标准

评分☆☆☆☆☆

說實話，《高頻交換式電源供應器原理與設計》這本書，我看到一半就覺得我大概沒辦法「完全」消化。我本來是想找一本能讓我了解，怎麼從零開始設計一個小型的直流轉直流（DC-DC）轉換器，或者是一個簡單的AC-DC轉接器。我平常對電子學有點興趣，也玩過一些簡單的電路板DIY，所以覺得這本書應該能給我一些啟發。結果，書裡面的數學公式多到爆炸，而且很多都是我大學唸書時都沒碰過的。 裡面講到什麼「頻域分析」、「傳遞函數」、「極零點配置」，這些名詞聽起來就很專業。我試圖去理解為什麼要用這些方法來分析電路，但書中提供的推導過程，對我來說就像在看天書一樣。我更關心的是，當我選了一個IC，我要怎麼知道要搭配多大的電感、多大的電容，才能讓它穩定工作，而且效率高。書裡雖然有提到一些公式，但總感覺離我實際操作還有點距離。 而且，書中提到的各種開關拓撲，像是SEPIC、Cuk、Flyback，我連它們的結構都還沒完全搞清楚，更別說要怎麼去選擇和設計了。我比較想看到的是，像「這個情況下，推薦使用Flyback架構，因為它成本低、元件少」，或者「如果要考慮效率，最好選擇LLC架構，但設計上會比較複雜」。書中好像比較偏向於從數學和物理原理出發，去推導出各種結論，而不是從應用需求去引導設計。 還有，書裡關於PCB佈局的建議，雖然聽起來很重要，但我總覺得有點太空泛。像是「要注意電流迴路」，「盡量縮短高頻訊號的路徑」這些，我大概知道意思，但要怎麼具體操作，讓我的電路板真的能減少雜訊，我就沒什麼概念了。書中或許有很精闢的見解，但我缺乏足夠的基礎知識去解讀和應用。 總之，這本書的內容，對於我這種電子愛好者來說，實在是太深奧了。它更像是為有經驗的電源工程師量身打造的，提供了一個非常全面且深入的技術指南。我可能需要先去惡補一些基礎的電子學和控制理論，才能真正讀懂這本書的精髓。目前來看，它對我實際動手設計電源，幫助還不是那麼直接。

评分☆☆☆☆☆

這本《高頻交換式電源供應器原理與設計》，實在是讓我又愛又恨。我本來是想找一本能教我怎麼設計一個給家裡用的LED驅動電源，或者是一個給樹莓派用的穩壓模組，這樣我就可以省點錢，又能做出更符合自己需求的產品。一開始看到書名，覺得應該是蠻實用的，有「原理」也有「設計」，感覺應該能幫到我。結果，打開書一看，裡面的內容，比我想像的要複雜太多了。 書中花了很多篇幅在講各種理論，像是傅立葉轉換、拉普拉斯轉換，還有各種微分方程。這些數學工具，我大概只在大學時期用過，現在看到都覺得頭很大。而且，這些理論推導出來的結果，有時候我真的不知道要怎麼連結到實際的電路設計上。例如，書中講了半天各種損耗的計算，什麼銅損、鐵損，但我還是不知道該怎麼去選一個效率更高的變壓器。 而且，書裡講的很多設計考量，都離我平常玩電子會遇到的狀況有點遠。例如，書中提到了很多關於EMI的設計，還有一些高可靠性的要求，這些都是針對工業級或醫療級的產品。我只想做個小東西，用在自己家裡，對這些方面的要求其實沒有那麼高。我更想知道的是，怎麼樣用最少的零件，最簡單的電路，做出一個能工作的東西。 書中也提到了一些控制IC，但感覺都是一些比較高階的產品，價格也比較貴。我希望能夠看到一些關於如何使用一些常見的、便宜的IC，來實現簡單的電源轉換，例如用TL431或者一些簡單的比較器來做穩壓。或者，至少能提供一些根據輸出電壓、輸出電流來選擇合適IC的原則。 總之，這本書的內容，對於我這種業餘玩家來說，實在是太專業了。它提供的知識非常紮實，但卻不是我當前最需要的。我需要的是一些更貼近實際應用、更易於入門的指導。這本書更像是一本「學術專著」，而不是一本「DIY指南」。我可能會把它留著，等以後有機會，再慢慢啃。

评分☆☆☆☆☆

這本《高頻交換式電源供應器原理與設計》大概是我最近讀過最令我頭痛，但又最讓人腦洞大開的書了。一開始拿起來，想說畢竟是「原理與設計」，應該會有點理論基礎，但也應該是實務導向的，畢竟是電源供應器這種應用型的產品。結果呢，這本書根本就是個黑盒子，裡面塞滿了各種我看不懂的數學公式和物理定律，什麼MOSFET的開關特性、電感電容的能量儲存，還有那個煩人的Pspice模擬，看得我眼花撩亂。我甚至懷疑作者是不是故意把最難的部分寫得更難，讓讀者知難而退，然後自己躲在後面偷笑。 真的，每次翻到電路圖的部分，我都覺得自己像個文盲。那些密密麻麻的符號，什麼PWM、PFC、LLC，聽起來都像外星語。我試著去理解為什麼要用這種拓撲，為什麼要這樣設計，但書裡總是給出一個看起來很「合理」的結論，卻省略了推理的過程。就像一個武林高手，直接教你怎麼打出絕世武功，卻不告訴你招式背後的內力運轉。我想，對於我這種只想知道「怎麼做」的人來說，這本書的「原理」部分，簡直是高不可攀的學術論文。 而且，書裡面不斷強調「效率」和「功率密度」，這我倒是懂，畢竟現在的電子產品都追求輕薄短小又省電。但每次看到作者為了提高效率，就開始講述一堆我根本沒聽過的元件和設計技巧，像是什麼「磁性元件的損失分析」或是「EMI抑制設計」，我就覺得腦袋要爆炸了。這不是我平常在DIY一些小電路時，隨便找個電壓轉換模組就能搞定的事情。這本書的深度，真的不是我這種業餘玩家可以輕鬆駕馭的。 我最想從這本書裡學到的是，如何針對不同的應用場景，做出一個穩定、可靠又便宜的電源供應器。例如，給我的筆記型電腦設計一個取代原廠的充電器，或是給我的音響系統打造一個無雜訊的電源。但是，書裡的範例和討論，感覺都離我這種實際應用有點遙遠。我需要的不是去設計一個伺服器用的超大功率電源，也不是去研究軍規等級的防護機制。我只想知道，如何在有限的預算和空間裡，做出一個「堪用」的產品。 總而言之，這本書的內容，讓我深刻體會到「隔行如隔山」的道理。它應該是給電子科班出身，並且有一定實務經驗的工程師們看的。對於我這種只想快速入門、了解皮毛的讀者來說，這本書簡直是一本天書。我不知道其他讀者是怎麼讀下去的，是他們都比我聰明，還是都有專人指導？總之，這本書讓我覺得自己離「電源專家」這個稱號，還差了十萬八千里。

评分☆☆☆☆☆

關於這本《高頻交換式電源供應器原理與設計》，我只能說，它是一本充滿「學術氣息」的書。我原本以為，身為一本「原理與設計」的書，應該會包含一些實際的設計案例，或者是一些針對常見問題的解決方案。畢竟，我們日常生活中接觸到的電子產品，大部分都是使用交換式電源供應器，了解它們的工作原理和設計考量，對我來說很有吸引力。 然而，這本書的內容，更多的是在探討「為什麼」。為什麼要採用這種控制方式？為什麼這種元件參數會影響到效率？為什麼需要考慮EMI？書中大量的篇幅都在進行理論推導和數學分析，試圖從根本上解釋各種現象。這對於想快速掌握「怎麼做」的讀者來說，可能會感到有些吃力。我期望看到的是，例如「當輸出電壓需要很高時，建議使用Boost拓撲，並列出其主要設計元件的選用原則」，但書中似乎更傾向於先建立一套完整的理論框架。 書中對於各種開關元件的特性分析，像是MOSFET的導通電阻、切換損耗，以及二極體的順向壓降、反向恢復時間，都做了非常詳細的闡述。同時，也深入探討了電感和電容在電路中的作用，以及它們的寄生參數會對電路性能造成的影響。這些內容雖然很重要，但對於缺乏深厚電子元件知識的讀者來說，可能需要花費額外的時間去理解。 我也注意到，書中對各種保護電路，例如過壓保護、過流保護，以及熱關斷保護，都有提到，但感覺像是點到為止。我更希望能夠看到一些具體的電路設計範例，如何將這些保護電路整合到主電路中，並說明其設計的考量和元件的選擇。這對於確保電源供應器的安全性和可靠性，是非常關鍵的一環。 總體來說，《高頻交換式電源供應器原理與設計》是一本內容紮實、學術性強的書籍。它為讀者提供了對交換式電源供應器深入的理解，但同時也對讀者的理論基礎和分析能力提出了較高的要求。我認為，這本書更適合已經有一定電子設計經驗，或者正在進行相關學術研究的讀者。對於我這種想從基礎入門，並快速應用於實務的讀者，可能還需要尋找其他更具實操性的資料。

评分☆☆☆☆☆

老實說，拿到這本《高頻交換式電源供應器原理與設計》的時候，我抱持著一種學習的心態，想說能從書中了解一些現代電子產品的核心技術。畢竟，電源供應器無所不在，從手機充電器到電腦主機，都離不開它。我原本期待的是能學到一些實際的設計步驟，像是如何選擇合適的變壓器、如何計算電容和電感的數值，甚至是一些常見的故障排除技巧。然而，當我翻開書本，看到裡面充斥著各種我幾乎沒見過的公式和圖表時，我才意識到，這本書的深度遠遠超出我的預期。 裡面詳細介紹了各種不同的交換式電源拓撲，像是Buck、Boost、Buck-Boost、SEPIC、Ćuk，還有更進階的LLC、全橋等等。光是理解這些拓撲結構的不同，以及它們各自的優缺點，就花了我不少時間。書中還深入探討了功率MOSFET的驅動電路、保護電路，以及各種控制策略，例如電壓模式控制、電流模式控制，以及一些更為複雜的數位控制技術。這讓我感覺，即使是看似簡單的電源轉換，背後其實蘊含著非常複雜的工程學問。 我特別想了解的是，書中如何解釋不同元件的選用原則。例如，為什麼在某些情況下要選擇具有低Rds(on)的MOSFET，在另一些情況下又要考慮其開關速度。還有，電感和電容的選擇，不只是看額定值，還要考慮ESR（等效串聯電阻）、ESL（等效串聯電感）等參數，這些都直接影響到電源的效率和穩定性。書中對這些細節的討論，讓我第一次意識到，元件的選擇竟然如此講究，並非隨意挑選就能達到最佳效果。 另外，書中也花了相當篇幅介紹EMI（電磁干擾）的抑制技術。這是我之前比較少接觸到的部分，但卻是現代電子產品設計中不可或缺的一環。從濾波器的設計，到PCB佈局的技巧，再到磁性元件的屏蔽，都提供了詳細的說明。這讓我明白，一個合格的電源供應器，不僅要提供穩定的輸出，還要盡量減少對周遭電路的干擾，這是一個很重要的設計考量。 總的來說，《高頻交換式電源供應器原理與設計》這本書，對於我來說，更像是一本「學術論文集」，而非一本「入門指南」。它提供了非常紮實的理論基礎和深入的設計方法，但對於初學者而言，學習曲線非常陡峭。我認為，這本書更適合已經具備一定電子學背景，並且希望深入研究交換式電源設計的讀者。我會繼續努力，希望能從中學習到更多有價值的知識，並將其應用於未來的學習和工作。