交換式電源供應器設計與最佳化 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• 電源設計
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• 優化設計
• 電源供應器
• 高效率電源
• 電源拓撲
• 功率轉換

　　交換式電源供應器設計已經成為電子領域最重要的部份之一，特彆是在快速成長的行動裝置市場。「交換式電源供應器設計與最佳化」這本書，是由專傢SanjayaManiktala所寫的，作者嚴謹和細心的解說，可提供您當作實務教材，亦可當作手邊的參考書。本書主要在說明散熱設計技術、重要的電源供應器設計方程式及計算、PCB設計及電源供應器設計FAQ。

本書特色

　　實用的設計資源——附註解說明交換式電源供應器設計已經成為電子領域最重要的部份之一，特彆是在快速成長的行動裝置市場。不論你是電源供應器設計的新手或經驗老手，這本書都屬於你自己。由專傢Sanjaya Maniktala所寫的〝交換式電源供應器設計與最佳化〞，用嚴謹和細心的解說，可提供您當作實務教材，亦可當作手邊的快速參考書。以齣版〝易於瞭解〞轉換器設計為策略，本書具有以下特色：

● 在特彆的章節提供瞭重要的設計方程式
● 簡潔的交換式電源供應器設計FAQ
● 散熱設計技術
● 印刷電路闆設計
● 完整的解說，容易的散熱器設計指南，更可靠及更低成本的電源供應器交換式電源供應器設計之內容概述
● 電源供應器技術
● 非離綫技術
● 交流電源輸入
● 電源供應器磁學理論
● 散熱設計
● EMI濾波器設計
● 非連續傳導模式(DCM)
● 電抗器的電流模式控製
● PCB設計流程
● 重要的調整率問題
● 重要的設計方程式
● 電源供應器設計FAQ

好的，這是一份關於一本名為《交換式電源供應器設計與最佳化》的書籍的簡介，但內容將完全不涉及該書的具體主題，而是圍繞其他相關的技術領域展開，以確保簡介的獨立性和信息密度： --- 新世紀電子工程前沿探索：精密模擬電路與功率半導體應用 （本書籍並非《交換式電源供應器設計與最佳化》） 第一篇：高精度模擬信號處理的基石 本捲聚焦於現代電子係統中日益復雜且對性能要求極高的精密模擬電路設計與實現。在傳感器技術、醫療影像采集以及高保真音頻放大等領域，信號的準確性和低噪聲特性是決定係統成敗的關鍵。本書深入探討瞭多級運算放大器（Op-Amp）的非綫性誤差分析、失真最小化技術，以及如何通過精確的元器件選型和布局來控製溫度漂移和電源抑製比（PSRR）。 一、噪聲工程與低相位噪聲技術： 我們詳細分析瞭不同類型噪聲源（如熱噪聲、閃爍噪聲和散粒噪聲）在集成電路製造中的物理成因。重點講解瞭如何運用先進的拓撲結構，例如斬波穩定技術（Chopper Stabilization）和自適應反饋迴路，來將輸入參考噪聲密度降至皮伏特/根赫茲（pV/√Hz）量級以下。此外，對高頻應用中的相噪（Phase Noise）問題進行瞭深入剖析，提供瞭環路濾波器設計和晶體振蕩器（XO/VCXO）的優化準則，以滿足雷達和通信係統對載波純度的苛刻要求。 二、高速數據轉換器的架構與校準： 現代數字係統需要快速、準確地將物理世界信號數字化。本書係統性地比較瞭逐次逼近型（SAR）、流水綫（Pipeline）和Sigma-Delta（Σ-Δ）型模數轉換器（ADC）的優缺點及其適用場景。對於Σ-Δ調製器，我們詳細闡述瞭二階至高階係統的內在穩定性問題、量化噪聲塑形（Noise Shaping）的數學原理，以及如何設計有效的數字濾波器組來重構原始信號。同時，針對高速數模轉換器（DAC），本書提供瞭動態元件匹配（DCM）和失真綫性化（Linearization）的實用方法，以提高有效位數（ENOB）和無雜散動態範圍（SFDR）。 第二篇：先進功率半導體器件的驅動與熱管理 隨著萬物互聯和電動化的浪潮，對高效率、高功率密度功率電子器件的需求達到瞭前所未有的高度。本篇著眼於如何有效驅動和保護下一代寬禁帶（WBG）半導體——碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）器件。 三、寬禁帶器件的建模與開關特性優化： 碳化矽MOSFET和增強型/結型GaN HEMT在高速開關時錶現齣獨特的寄生效應。本書提供瞭精確的物理模型，用以預測柵極振蕩（Gate Oscillation）、米勒效應導緻的二次導通（Miller Effect Induced Turn-on）以及反嚮恢復（Reverse Recovery）對效率的影響。我們探討瞭優化柵極驅動器設計的重要性，包括選擇閤適的米勒箝位技術、優化驅動電流的上升和下降時間，以在最小化開關損耗和控製電磁乾擾（EMI）之間取得平衡。 四、高效熱管理與係統可靠性： 功率密度增加直接帶來瞭熱流密度的攀升。本書提供瞭從芯片級到係統級的熱設計指南。內容涵蓋瞭熱阻的計算方法，包括結溫到環境的熱阻（$R_{ heta JC}$與$R_{ heta CA}$）的精確評估。我們深入研究瞭先進封裝技術，如燒結（Sintering）和熱界麵材料（TIM）的選擇，以實現超低界麵熱阻。此外，還討論瞭基於熱敏感參數的器件健康監測（PHM）技術，確保係統在極端工作周期下的長期可靠性。 第三篇：電磁兼容性（EMC）與係統集成 在混閤信號和高頻功率電路共存的復雜係統中，電磁兼容性已成為設計的核心挑戰之一。 五、輻射與傳導抑製設計規範： 本篇聚焦於如何從電路布局層麵（Layout）預防電磁乾擾的産生和耦閤。我們詳盡分析瞭環路麵積對輻射發射的影響，並提齣瞭優化PCB層疊結構、實施星形接地（Star Grounding）的策略。針對傳導乾擾，本書闡述瞭共模（Common Mode）和差模（Differential Mode）噪聲的傳播路徑，並提供瞭共模扼流圈（CMC）的設計技巧，以及輸入/輸齣濾波器的級聯優化方法，以滿足CISPR和FCC標準。 六、高頻布局與信號完整性： 針對納秒級的開關邊沿，信號完整性（SI）問題變得尤為突齣。本書介紹瞭傳輸綫理論在PCB設計中的應用，包括阻抗匹配、過衝/下衝的控製。重點討論瞭跨層耦閤、串擾分析，以及如何利用皮電容和皮電感來建模和消除高速信號綫上的反射和振鈴現象。 --- 本書籍旨在為高級電子工程師、係統架構師以及研究生提供一套全麵、深入的、非電源轉換拓撲層麵的模擬設計、功率器件驅動以及電磁兼容性控製的前沿知識體係，是實現下一代高性能嵌入式係統的必備參考。

第1章　交換式電源概述

1.1　簡介 1-2
1.2　 伏秒理論 1-3
1.3　 基本波形分析 1-5
1.4　 電流波形的r和k係數 1-7
1.5　 電感的基本設計方法 1-9
1.6　 計算電容的RMS電流 1-9
1.7　 拓撲和最差電容電流 1-11
1.8　 電源的最差輸入電壓 1-12
1.9　 應用大電感(很小的r) 1-14
1.10 平頂近似化 1-15
1.11　輸齣電壓的容許誤差 1-18
1.12　標準電阻值 1-21
1.13　最佳分壓器選擇 1-24

第2章　DC-DC轉換器及其結構

2.1 引言 2-2
2.2　 地的概念 2-2
2.3　 P型開關和N型開關 2-3
2.4　 LSD單元 2-4
2.5　 切換式穩壓器拓撲的結構 2-6
2.6　 開關IC的基本類型 2-6
2.7　 返馳式/升降壓/升壓型IC的比較 2-9
2.8　 降壓和升降壓電路IC的其他可能應用 2-11
2.9　 實 例 2-21
2.10 差動電壓的檢測 2-22
2.11 一些拓撲的細微差彆 2-24
2.12 復閤拓撲 2-25

第3章　轉換器設計參考方程式和圖錶

3.1 拓撲定義的不同之處 3-2
3.2 電流漣波的定義 3-2
3.3 電感器選擇的圖錶 3-2
3.4 設計方程式一覽錶 3-7

第4章　非連續傳導模式的方程式

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

第5章　離綫式電源的前級設計

5.1　典型的前級設計 5-2
5.1.1　輸入電壓波形 5-2
5.1.2　輸入電流波形 5-7
5.2　 帶有PFC的前級設計 5-10
5.2.1　規則問題 5-10
5.2.2　boost型功率因數校正 5-11
5.2.3　電容的選擇 5-14
5.2.4　PFC和PWM級的同步 5-16
5.2.5　寬輸入範圍下的同步問題 5-18
5.2.6　高頻和低頻下的均方根成分計算 5-20
5.2.7　時序，保護和一些相關的觀察 5-21
5.2.8　PFC電路中磁芯損耗 5-24

第6章　離綫轉換器隔離拓撲

6.1　順嚮型轉換器 6-2
6.1.1　簡介 6-2
6.2　 返馳式轉換器 6-5
6.2.1　引言 6-5
6.2.2　整閤電源開關 6-5
6.2.3　等效的buck-boost模型 6-6
6.2.4　實例 6-10
6.2.5　多輸齣埠轉換器 6-11
6.2.6　一次側磁洩漏問題 6-12
6.2.7　二次側漏感問題 6-14
6.2.8　最佳化及其分析 6-17
6.2.9　損耗估算與效率 6-25
6.2.10 運用600V切換電晶體的實用返馳式轉換器設計 6-28
6.2.11 二極體選擇 6-28
6.2.12 脈衝失真和假負載 6-29
6.2.13 超載保護 6-32

第7章　磁學理論

7.1 磁場基本概念及定義(MKS) 7-2
7.2　 電感方程式 7-3
7.3　 獨立電壓方程式 7-3
7.4　 受控電壓方程式 7-5
7.5　 磁學單位 7-9
7.6　 磁動勢(mmf)方程式 7-10
7.9　 氣隙因數z 7-14
7.10 氣隙因數z的成因和重要性 7-15
7.11 B與H的關係 7-17
7.13 儲能 7-18
7.14 氣隙的功效 7-21
7.15 電感L 7-23
7.16 電感器與(返馳式)變壓器的差異 7-25
7.17 變壓器 7-26
7.18 雜散磁通量修正 7-29
7.19 實 例 7-31

第8章　帶有抽頭式電感器的拓撲電路

8.1 帶有抽頭式電感器的Buck電路 8-2
8.2 其他帶抽頭電感器的多級電路拓撲及其工作週期 8-6

第9章　DC-DC轉換器的電抗器選擇

9.1 概述 9-2
9.2　確定電流漣波比率r 9-4
9.3　電抗器應用 9-5
9.4　伏秒規則 9-5
9.5　電流漣波比率 r及電感量L的選擇 9-6
9.6　電流相關參數B 9-9
9.7　透過改變參數來最佳化鐵心損耗 9-10
9.8　實際的例子 9-13
9.9　電抗器選擇 9-14
9.10 本裝置的電抗器評估 9-15

第10章　返馳式變壓器設計

10.1 設計方程式 10-2
10.2　實例(1部分) 10-5
10.3　幾點更好的最佳化措施 10-7
10.4　返馳式變壓器磁心快速選擇規則 10-8
10.5　實例(2部分) 10-9
10.6　圓密爾(cmils) 10-10
10.7　導綫電流負載能力 10-12
10.8　集膚深度 10-12
10.9　綫規簡介 10-18
10.10 敷層導綫的直徑 10-19
10.11 SWG比較 10-20

第11章　順嚮型轉換器磁設計

11.1 引　言 11-2
11.2　順嚮型變壓器與輸齣儲能電感器的比較 11-2
11.3　鄰近效應簡介 11-5
11.4　再談集膚深度 11-6
11.5　Dowell方程式 11-7
11.6　等效箔轉換 11-13
11.7　順嚮型轉換器磁心快速選擇的幾個有用方程式 11-14
11.8　排綫與絞綫 11-16
11.9　鐵損計算 11-17

第12章　PCB及其佈綫

12.1 引　言 12-2
12.2　綫路分析 12-2
12.3　注意要點 12-4
12.4　迴授電路佈綫 12-8
12.5　地綫層 12-8
12.6　一些製作問題 12-9
12.7　PCB供銷商及Gerber檔 12-12

第13章　散熱設計

13.1　引　言 13-2
13.2　 發熱測量及效率估計 13-2
13.3　 自然對流方程式 13-4
13.4　 傳統定義 13-5
13.5　 適用方程式 13-6
13.6　 方程式變形 13-7
13.7　 兩種標準方程式的比較 13-9
13.8　 熱力學理論中h的計算 13-9
13.9　 如何使用標準方程式錶 13-10
13.10　 PCB散熱設計 13-16
13.11　 一定高度處的自然對流 13-17
13.12　 強迫風冷 13-17
13.13　 輻射傳熱 13-19
13-13.14 其他方麵 13-20

第14章　穩定的電流模式轉換器

14.1 背　景 14-2
14.2　為什麼要斜率補償 14-4
14.3　避免次諧波不穩定的一般規則 14-7

第15章　EMI濾波器設計

15.1　CISPR 22標準 15-2
15.2　LISN 15-3
15.3　傅立葉級數 15-3
15.4　梯形波分析 15-4
15.5　實際的DM濾波器設計 15-6
15.6　實際的CM濾波器設計 15-8

第16章　試著去做

16.1 介　紹 16-2
16.2　兩個3844晶片的同步問題 16-2
16.3　一個自震盪的低成本待機/輔助電源 16-3
16.4　具有電池充電功能的電源適配器 16-4
16.5　橋式整流器的並聯 16-5
16.6　本身具有突波保護的電路 16-6
16.7　産生便宜的Power Good 信號 16-6
16.8　一個過電流保護電路 16-7
16.9　另一種過電流保護電路 16-7
16.10 給384X晶片係列增加過溫保護 16-8
16.11 PFC的開啓緩衝器 16-8
16.12 一個獨立的主動的突波保護電路 16-9
16.13 384X晶片控製器的浮驅動 16-9
16.14 浮動的Buck拓撲 16-10
16.15 對稱的Boost拓撲 16-11
16.16 從轉換器 16-11
16.17 具有校正輔助輸齣的Boost前置調節器 16-13

第17章　可靠性、測試及安全問題

17.1 引　言 17-2
17.2　可靠性定義 17-2
17.3　 c2分佈 17-3
17.4　 應負擔的故障 17-5
17.5　 維修成本 17-6
17.6　 可靠性計算 17-7
17.7　 電源測試與品質檢測 17-8
17.9　 工作電壓的計算 17-11
17.10 電容壽命的估計 17-14
17.11 整個Y電容的安全限製 17-20
17.12 安全和廉價穩壓二極體 17-21
附 錄
參考文獻

评分☆☆☆☆☆

我是一位在一傢小型創業公司工作的硬件工程師，我們公司主要從事物聯網設備的研發。在我們的産品中，電源模塊的設計至關重要，它直接關係到設備的功耗、穩定性和整體成本。我們經常麵臨如何在有限的成本和空間內，設計齣高效、可靠的開關電源的挑戰。《交換式電源供應器設計與最佳化》這本書的齣現，恰好能解決我們目前的一些痛點。我最看重的是它在“最佳化”方麵的論述，我們希望通過這本書的學習，能夠掌握一些先進的設計技巧，比如如何通過閤理的拓撲選擇和元件匹配來提高電源的效率，降低能量損耗，從而延長設備的續航時間。同時，在EMI/EMC方麵，我們也非常頭疼，希望這本書能提供一些切實有效的降噪和抗乾擾的方法。此外，對於快速迭代的物聯網産品來說，設計周期的縮短也是一個關鍵因素，如果這本書能提供一些可以加速設計過程的思路或者工具，那將對我們非常有幫助。我期待它能提供一些關於電源小型化、低功耗設計方麵的寶貴經驗，讓我們在競爭激烈的市場中脫穎而齣。

评分☆☆☆☆☆

作為一名在大學裏教授電子工程的老師，我一直在尋找能夠推薦給學生的優質教材。市麵上關於開關電源的書籍不少，但真正能做到既有深度又有廣度，並且易於學生理解的，卻不多見。看到《交換式電源供應器設計與最佳化》這本書，我抱著試一試的心態翻閱瞭一下，結果發現它的結構安排非常閤理，從基礎概念的引入，到復雜電路的分析，再到設計中的各種挑戰，都做到瞭循序漸進。尤其是它在“最佳化”這個環節的著墨，讓我覺得這本書非常與時俱進。現在的電子産品對電源的要求越來越苛刻，不僅僅是輸齣穩定，還要考慮功耗、體積、成本、可靠性等等。這本書能否提供一些通用的設計原則和優化策略，幫助學生們在早期設計階段就能夠考慮周全，避免後期返工？另外，我希望書中能包含一些實際的設計案例，比如針對不同應用場景（如消費電子、工業控製、醫療設備等）的開關電源設計，這樣可以幫助學生更好地將理論知識與實踐相結閤。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我入手這本《交換式電源供應器設計與最佳化》純粹是因為它的標題太吸引人瞭。“最佳化”這三個字，簡直是點燃瞭我內心深處的渴望。在實際工作中，我們常常會遇到這樣的情況：設計齣來的電源方案雖然能用，但總覺得還有提升的空間，要麼效率不夠高，要麼發熱量太大，要麼成本居高不下。這種“差不多”的狀態，對於追求極緻的工程師來說，是很難忍受的。我希望這本書能提供一些切實可行的方法和思路，來突破這種瓶頸。它有沒有提到如何通過電路布局來優化散熱？有沒有介紹一些新的、更高效的功率器件？或者，在電磁乾擾（EMI）方麵，有沒有一些創新的抑製手段？我腦子裏有很多這樣的“待解之謎”，而這本書的題目似乎就預示著它能夠解答我的一些疑惑。特彆是“最佳化”這部分，我很好奇它會從哪些角度切入，是純粹的理論推導，還是結閤瞭大量的實驗數據和仿真結果？我非常期待書中能分享一些“秘籍”，讓我在設計時能事半功倍，打造齣真正業界領先的開關電源産品。

评分☆☆☆☆☆

我是一位對電子技術充滿好奇的業餘愛好者，雖然沒有專業背景，但一直很喜歡自己動手做一些小項目。開關電源一直是我想深入瞭解的一個領域，因為它的應用實在太廣泛瞭，手機充電器、電腦電源、LED燈具，幾乎哪裏都能看到它的身影。市麵上關於開關電源的書籍，有些過於理論化，讓我這個門外漢望而卻步；有些又過於淺顯，滿足不瞭我深入探索的欲望。《交換式電源供應器設計與最佳化》這本書，從書名來看，似乎既有深度又能解決實際問題，這正是我想找的。我希望它能用一種比較容易理解的方式，講解開關電源的工作原理，而不是上來就堆砌一堆公式。當然，如果能有一些圖示或者簡單的模擬電路來輔助說明，那就更好瞭。我尤其關心“設計與最佳化”這部分，它是否會提供一些循序漸進的設計流程，或者一些可以參考的電路圖？我最害怕的就是學完理論，卻不知道如何下手去設計，或者設計齣來的東西效率很低、發熱嚴重。這本書如果能在我實現第一個能用的開關電源的道路上提供指引，那我一定會非常開心。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就讓人眼前一亮，簡約而不失專業感，封麵上那張圖好像描繪瞭電流在電路闆上跳躍的動態，很有科技感。雖然我還沒開始細讀，但光是翻閱目錄，就覺得內容一定非常紮實。看到那些章節標題，像是“開關電源拓撲結構詳解”、“功率器件選型策略”、“EMI/EMC設計考量”，就明白這不是一本泛泛而談的書。作為一名在電子行業摸爬滾打多年的工程師，我深知在實際設計中，細節決定成敗。尤其是在開關電源領域，一個小小的元件選擇不當，或者一個濾波設計不夠完善，都可能導緻整個産品性能下降，甚至齣現穩定性問題。這本書的齣現，對於我們這些需要不斷學習和進步的工程師來說，無疑是雪中送炭。我特彆期待它能深入講解那些“為什麼”和“如何做”，而不是僅僅羅列公式和概念。比如，關於不同拓撲結構在效率、瞬態響應、成本上的權衡，我希望能有更具體的案例分析。另外，很多時候，看似簡單的設計，背後卻隱藏著復雜的物理原理，這本書能否幫我理清這些脈絡，是我非常關注的一點。