交换式电源供应器设计与最佳化 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　交换式电源供应器设计已经成为电子领域最重要的部份之一，特别是在快速成长的行动装置市场。「交换式电源供应器设计与最佳化」这本书，是由专家SanjayaManiktala所写的，作者严谨和细心的解说，可提供您当作实务教材，亦可当作手边的参考书。本书主要在说明散热设计技术、重要的电源供应器设计方程式及计算、PCB设计及电源供应器设计FAQ。

本书特色

　　实用的设计资源——附註解说明交换式电源供应器设计已经成为电子领域最重要的部份之一，特别是在快速成长的行动装置市场。不论你是电源供应器设计的新手或经验老手，这本书都属于你自己。由专家Sanjaya Maniktala所写的〝交换式电源供应器设计与最佳化〞，用严谨和细心的解说，可提供您当作实务教材，亦可当作手边的快速参考书。以出版〝易于了解〞转换器设计为策略，本书具有以下特色：

● 在特别的章节提供了重要的设计方程式
● 简洁的交换式电源供应器设计FAQ
● 散热设计技术
● 印刷电路板设计
● 完整的解说，容易的散热器设计指南，更可靠及更低成本的电源供应器交换式电源供应器设计之内容概述
● 电源供应器技术
● 非离线技术
● 交流电源输入
● 电源供应器磁学理论
● 散热设计
● EMI泸波器设计
● 非连续传导模式(DCM)
● 电抗器的电流模式控制
● PCB设计流程
● 重要的调整率问题
● 重要的设计方程式
● 电源供应器设计FAQ

好的，这是一份关于一本名为《交换式电源供应器设计与最佳化》的书籍的简介，但内容将完全不涉及该书的具体主题，而是围绕其他相关的技术领域展开，以确保简介的独立性和信息密度： --- 新世纪电子工程前沿探索：精密模拟电路与功率半导体应用 （本书籍并非《交换式电源供应器设计与最佳化》） 第一篇：高精度模拟信号处理的基石 本卷聚焦于现代电子系统中日益复杂且对性能要求极高的精密模拟电路设计与实现。在传感器技术、医疗影像采集以及高保真音频放大等领域，信号的准确性和低噪声特性是决定系统成败的关键。本书深入探讨了多级运算放大器（Op-Amp）的非线性误差分析、失真最小化技术，以及如何通过精确的元器件选型和布局来控制温度漂移和电源抑制比（PSRR）。 一、噪声工程与低相位噪声技术： 我们详细分析了不同类型噪声源（如热噪声、闪烁噪声和散粒噪声）在集成电路制造中的物理成因。重点讲解了如何运用先进的拓扑结构，例如斩波稳定技术（Chopper Stabilization）和自适应反馈回路，来将输入参考噪声密度降至皮伏特/根赫兹（pV/√Hz）量级以下。此外，对高频应用中的相噪（Phase Noise）问题进行了深入剖析，提供了环路滤波器设计和晶体振荡器（XO/VCXO）的优化准则，以满足雷达和通信系统对载波纯度的苛刻要求。 二、高速数据转换器的架构与校准： 现代数字系统需要快速、准确地将物理世界信号数字化。本书系统性地比较了逐次逼近型（SAR）、流水线（Pipeline）和Sigma-Delta（Σ-Δ）型模数转换器（ADC）的优缺点及其适用场景。对于Σ-Δ调制器，我们详细阐述了二阶至高阶系统的内在稳定性问题、量化噪声塑形（Noise Shaping）的数学原理，以及如何设计有效的数字滤波器组来重构原始信号。同时，针对高速数模转换器（DAC），本书提供了动态元件匹配（DCM）和失真线性化（Linearization）的实用方法，以提高有效位数（ENOB）和无杂散动态范围（SFDR）。 第二篇：先进功率半导体器件的驱动与热管理 随着万物互联和电动化的浪潮，对高效率、高功率密度功率电子器件的需求达到了前所未有的高度。本篇着眼于如何有效驱动和保护下一代宽禁带（WBG）半导体——碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）器件。 三、宽禁带器件的建模与开关特性优化： 碳化硅MOSFET和增强型/结型GaN HEMT在高速开关时表现出独特的寄生效应。本书提供了精确的物理模型，用以预测栅极振荡（Gate Oscillation）、米勒效应导致的二次导通（Miller Effect Induced Turn-on）以及反向恢复（Reverse Recovery）对效率的影响。我们探讨了优化栅极驱动器设计的重要性，包括选择合适的米勒箝位技术、优化驱动电流的上升和下降时间，以在最小化开关损耗和控制电磁干扰（EMI）之间取得平衡。 四、高效热管理与系统可靠性： 功率密度增加直接带来了热流密度的攀升。本书提供了从芯片级到系统级的热设计指南。内容涵盖了热阻的计算方法，包括结温到环境的热阻（$R_{ heta JC}$与$R_{ heta CA}$）的精确评估。我们深入研究了先进封装技术，如烧结（Sintering）和热界面材料（TIM）的选择，以实现超低界面热阻。此外，还讨论了基于热敏感参数的器件健康监测（PHM）技术，确保系统在极端工作周期下的长期可靠性。 第三篇：电磁兼容性（EMC）与系统集成 在混合信号和高频功率电路共存的复杂系统中，电磁兼容性已成为设计的核心挑战之一。 五、辐射与传导抑制设计规范： 本篇聚焦于如何从电路布局层面（Layout）预防电磁干扰的产生和耦合。我们详尽分析了环路面积对辐射发射的影响，并提出了优化PCB层叠结构、实施星形接地（Star Grounding）的策略。针对传导干扰，本书阐述了共模（Common Mode）和差模（Differential Mode）噪声的传播路径，并提供了共模扼流圈（CMC）的设计技巧，以及输入/输出滤波器的级联优化方法，以满足CISPR和FCC标准。 六、高频布局与信号完整性： 针对纳秒级的开关边沿，信号完整性（SI）问题变得尤为突出。本书介绍了传输线理论在PCB设计中的应用，包括阻抗匹配、过冲/下冲的控制。重点讨论了跨层耦合、串扰分析，以及如何利用皮电容和皮电感来建模和消除高速信号线上的反射和振铃现象。 --- 本书籍旨在为高级电子工程师、系统架构师以及研究生提供一套全面、深入的、非电源转换拓扑层面的模拟设计、功率器件驱动以及电磁兼容性控制的前沿知识体系，是实现下一代高性能嵌入式系统的必备参考。

第1章　交换式电源概述

1.1　简介 1-2
1.2　 伏秒理论 1-3
1.3　 基本波形分析 1-5
1.4　 电流波形的r和k系数 1-7
1.5　 电感的基本设计方法 1-9
1.6　 计算电容的RMS电流 1-9
1.7　 拓扑和最差电容电流 1-11
1.8　 电源的最差输入电压 1-12
1.9　 应用大电感(很小的r) 1-14
1.10 平顶近似化 1-15
1.11　输出电压的容许误差 1-18
1.12　标准电阻值 1-21
1.13　最佳分压器选择 1-24

第2章　DC-DC转换器及其结构

2.1 引言 2-2
2.2　 地的概念 2-2
2.3　 P型开关和N型开关 2-3
2.4　 LSD单元 2-4
2.5　 切换式稳压器拓扑的结构 2-6
2.6　 开关IC的基本类型 2-6
2.7　 返驰式/升降压/升压型IC的比较 2-9
2.8　 降压和升降压电路IC的其他可能应用 2-11
2.9　 实 例 2-21
2.10 差动电压的检测 2-22
2.11 一些拓扑的细微差别 2-24
2.12 复合拓扑 2-25

第3章　转换器设计参考方程式和图表

3.1 拓扑定义的不同之处 3-2
3.2 电流涟波的定义 3-2
3.3 电感器选择的图表 3-2
3.4 设计方程式一览表 3-7

第4章　非连续传导模式的方程式

4.1　引 言 4-2
4.2　DCM方程式的计算 4-3
4.3　工作週期方程式 4-6

第5章　离线式电源的前级设计

5.1　典型的前级设计 5-2
5.1.1　输入电压波形 5-2
5.1.2　输入电流波形 5-7
5.2　 带有PFC的前级设计 5-10
5.2.1　规则问题 5-10
5.2.2　boost型功率因数校正 5-11
5.2.3　电容的选择 5-14
5.2.4　PFC和PWM级的同步 5-16
5.2.5　宽输入范围下的同步问题 5-18
5.2.6　高频和低频下的均方根成分计算 5-20
5.2.7　时序，保护和一些相关的观察 5-21
5.2.8　PFC电路中磁芯损耗 5-24

第6章　离线转换器隔离拓扑

6.1　顺向型转换器 6-2
6.1.1　简介 6-2
6.2　 返驰式转换器 6-5
6.2.1　引言 6-5
6.2.2　整合电源开关 6-5
6.2.3　等效的buck-boost模型 6-6
6.2.4　实例 6-10
6.2.5　多输出埠转换器 6-11
6.2.6　一次侧磁洩漏问题 6-12
6.2.7　二次侧漏感问题 6-14
6.2.8　最佳化及其分析 6-17
6.2.9　损耗估算与效率 6-25
6.2.10 运用600V切换电晶体的实用返驰式转换器设计 6-28
6.2.11 二极体选择 6-28
6.2.12 脉冲失真和假负载 6-29
6.2.13 超载保护 6-32

第7章　磁学理论

7.1 磁场基本概念及定义(MKS) 7-2
7.2　 电感方程式 7-3
7.3　 独立电压方程式 7-3
7.4　 受控电压方程式 7-5
7.5　 磁学单位 7-9
7.6　 磁动势(mmf)方程式 7-10
7.9　 气隙因数z 7-14
7.10 气隙因数z的成因和重要性 7-15
7.11 B与H的关系 7-17
7.13 储能 7-18
7.14 气隙的功效 7-21
7.15 电感L 7-23
7.16 电感器与(返驰式)变压器的差异 7-25
7.17 变压器 7-26
7.18 杂散磁通量修正 7-29
7.19 实 例 7-31

第8章　带有抽头式电感器的拓扑电路

8.1 带有抽头式电感器的Buck电路 8-2
8.2 其他带抽头电感器的多级电路拓扑及其工作週期 8-6

第9章　DC-DC转换器的电抗器选择

9.1 概述 9-2
9.2　确定电流涟波比率r 9-4
9.3　电抗器应用 9-5
9.4　伏秒规则 9-5
9.5　电流涟波比率 r及电感量L的选择 9-6
9.6　电流相关参数B 9-9
9.7　透过改变参数来最佳化铁心损耗 9-10
9.8　实际的例子 9-13
9.9　电抗器选择 9-14
9.10 本装置的电抗器评估 9-15

第10章　返驰式变压器设计

10.1 设计方程式 10-2
10.2　实例(1部分) 10-5
10.3　几点更好的最佳化措施 10-7
10.4　返驰式变压器磁心快速选择规则 10-8
10.5　实例(2部分) 10-9
10.6　圆密尔(cmils) 10-10
10.7　导线电流负载能力 10-12
10.8　集肤深度 10-12
10.9　线规简介 10-18
10.10 敷层导线的直径 10-19
10.11 SWG比较 10-20

第11章　顺向型转换器磁设计

11.1 引　言 11-2
11.2　顺向型变压器与输出储能电感器的比较 11-2
11.3　邻近效应简介 11-5
11.4　再谈集肤深度 11-6
11.5　Dowell方程式 11-7
11.6　等效箔转换 11-13
11.7　顺向型转换器磁心快速选择的几个有用方程式 11-14
11.8　排线与绞线 11-16
11.9　铁损计算 11-17

第12章　PCB及其佈线

12.1 引　言 12-2
12.2　线路分析 12-2
12.3　注意要点 12-4
12.4　回授电路佈线 12-8
12.5　地线层 12-8
12.6　一些制作问题 12-9
12.7　PCB供销商及Gerber档 12-12

第13章　散热设计

13.1　引　言 13-2
13.2　 发热测量及效率估计 13-2
13.3　 自然对流方程式 13-4
13.4　 传统定义 13-5
13.5　 适用方程式 13-6
13.6　 方程式变形 13-7
13.7　 两种标准方程式的比较 13-9
13.8　 热力学理论中h的计算 13-9
13.9　 如何使用标准方程式表 13-10
13.10　 PCB散热设计 13-16
13.11　 一定高度处的自然对流 13-17
13.12　 强迫风冷 13-17
13.13　 辐射传热 13-19
13-13.14 其他方面 13-20

第14章　稳定的电流模式转换器

14.1 背　景 14-2
14.2　为什么要斜率补偿 14-4
14.3　避免次谐波不稳定的一般规则 14-7

第15章　EMI泸波器设计

15.1　CISPR 22标准 15-2
15.2　LISN 15-3
15.3　傅立叶级数 15-3
15.4　梯形波分析 15-4
15.5　实际的DM泸波器设计 15-6
15.6　实际的CM泸波器设计 15-8

第16章　试着去做

16.1 介　绍 16-2
16.2　两个3844晶片的同步问题 16-2
16.3　一个自震盪的低成本待机/辅助电源 16-3
16.4　具有电池充电功能的电源适配器 16-4
16.5　桥式整流器的并联 16-5
16.6　本身具有突波保护的电路 16-6
16.7　产生便宜的Power Good 信号 16-6
16.8　一个过电流保护电路 16-7
16.9　另一种过电流保护电路 16-7
16.10 给384X晶片系列增加过温保护 16-8
16.11 PFC的开启缓冲器 16-8
16.12 一个独立的主动的突波保护电路 16-9
16.13 384X晶片控制器的浮驱动 16-9
16.14 浮动的Buck拓扑 16-10
16.15 对称的Boost拓扑 16-11
16.16 从转换器 16-11
16.17 具有校正辅助输出的Boost前置调节器 16-13

第17章　可靠性、测试及安全问题

17.1 引　言 17-2
17.2　可靠性定义 17-2
17.3　 c2分佈 17-3
17.4　 应负担的故障 17-5
17.5　 维修成本 17-6
17.6　 可靠性计算 17-7
17.7　 电源测试与品质检测 17-8
17.9　 工作电压的计算 17-11
17.10 电容寿命的估计 17-14
17.11 整个Y电容的安全限制 17-20
17.12 安全和廉价稳压二极体 17-21
附 录
参考文献

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我是一位在一家小型创业公司工作的硬件工程师，我们公司主要从事物联网设备的研发。在我们的产品中，电源模块的设计至关重要，它直接关系到设备的功耗、稳定性和整体成本。我们经常面临如何在有限的成本和空间内，设计出高效、可靠的开关电源的挑战。《交换式电源供应器设计与最佳化》这本书的出现，恰好能解决我们目前的一些痛点。我最看重的是它在“最佳化”方面的论述，我们希望通过这本书的学习，能够掌握一些先进的设计技巧，比如如何通过合理的拓扑选择和元件匹配来提高电源的效率，降低能量损耗，从而延长设备的续航时间。同时，在EMI/EMC方面，我们也非常头疼，希望这本书能提供一些切实有效的降噪和抗干扰的方法。此外，对于快速迭代的物联网产品来说，设计周期的缩短也是一个关键因素，如果这本书能提供一些可以加速设计过程的思路或者工具，那将对我们非常有帮助。我期待它能提供一些关于电源小型化、低功耗设计方面的宝贵经验，让我们在竞争激烈的市场中脱颖而出。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在大学里教授电子工程的老师，我一直在寻找能够推荐给学生的优质教材。市面上关于开关电源的书籍不少，但真正能做到既有深度又有广度，并且易于学生理解的，却不多见。看到《交换式电源供应器设计与最佳化》这本书，我抱着试一试的心态翻阅了一下，结果发现它的结构安排非常合理，从基础概念的引入，到复杂电路的分析，再到设计中的各种挑战，都做到了循序渐进。尤其是它在“最佳化”这个环节的着墨，让我觉得这本书非常与时俱进。现在的电子产品对电源的要求越来越苛刻，不仅仅是输出稳定，还要考虑功耗、体积、成本、可靠性等等。这本书能否提供一些通用的设计原则和优化策略，帮助学生们在早期设计阶段就能够考虑周全，避免后期返工？另外，我希望书中能包含一些实际的设计案例，比如针对不同应用场景（如消费电子、工业控制、医疗设备等）的开关电源设计，这样可以帮助学生更好地将理论知识与实践相结合。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对电子技术充满好奇的业余爱好者，虽然没有专业背景，但一直很喜欢自己动手做一些小项目。开关电源一直是我想深入了解的一个领域，因为它的应用实在太广泛了，手机充电器、电脑电源、LED灯具，几乎哪里都能看到它的身影。市面上关于开关电源的书籍，有些过于理论化，让我这个门外汉望而却步；有些又过于浅显，满足不了我深入探索的欲望。《交换式电源供应器设计与最佳化》这本书，从书名来看，似乎既有深度又能解决实际问题，这正是我想找的。我希望它能用一种比较容易理解的方式，讲解开关电源的工作原理，而不是上来就堆砌一堆公式。当然，如果能有一些图示或者简单的模拟电路来辅助说明，那就更好了。我尤其关心“设计与最佳化”这部分，它是否会提供一些循序渐进的设计流程，或者一些可以参考的电路图？我最害怕的就是学完理论，却不知道如何下手去设计，或者设计出来的东西效率很低、发热严重。这本书如果能在我实现第一个能用的开关电源的道路上提供指引，那我一定会非常开心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就让人眼前一亮，简约而不失专业感，封面上那张图好像描绘了电流在电路板上跳跃的动态，很有科技感。虽然我还没开始细读，但光是翻阅目录，就觉得内容一定非常扎实。看到那些章节标题，像是“开关电源拓扑结构详解”、“功率器件选型策略”、“EMI/EMC设计考量”，就明白这不是一本泛泛而谈的书。作为一名在电子行业摸爬滚打多年的工程师，我深知在实际设计中，细节决定成败。尤其是在开关电源领域，一个小小的元件选择不当，或者一个滤波设计不够完善，都可能导致整个产品性能下降，甚至出现稳定性问题。这本书的出现，对于我们这些需要不断学习和进步的工程师来说，无疑是雪中送炭。我特别期待它能深入讲解那些“为什么”和“如何做”，而不是仅仅罗列公式和概念。比如，关于不同拓扑结构在效率、瞬态响应、成本上的权衡，我希望能有更具体的案例分析。另外，很多时候，看似简单的设计，背后却隐藏着复杂的物理原理，这本书能否帮我理清这些脉络，是我非常关注的一点。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我入手这本《交换式电源供应器设计与最佳化》纯粹是因为它的标题太吸引人了。“最佳化”这三个字，简直是点燃了我内心深处的渴望。在实际工作中，我们常常会遇到这样的情况：设计出来的电源方案虽然能用，但总觉得还有提升的空间，要么效率不够高，要么发热量太大，要么成本居高不下。这种“差不多”的状态，对于追求极致的工程师来说，是很难忍受的。我希望这本书能提供一些切实可行的方法和思路，来突破这种瓶颈。它有没有提到如何通过电路布局来优化散热？有没有介绍一些新的、更高效的功率器件？或者，在电磁干扰（EMI）方面，有没有一些创新的抑制手段？我脑子里有很多这样的“待解之谜”，而这本书的题目似乎就预示着它能够解答我的一些疑惑。特别是“最佳化”这部分，我很好奇它会从哪些角度切入，是纯粹的理论推导，还是结合了大量的实验数据和仿真结果？我非常期待书中能分享一些“秘籍”，让我在设计时能事半功倍，打造出真正业界领先的开关电源产品。