交换式电源供应器剖析 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成为电子领域中最重要的部份之一，本书提供足够的资讯，使您能明确地了解电源供应器之规格。亦针对非类比电路专长的人，加入基本类比电路设计资料，以说明如何设计及分析实际的交换式电源供应器。本书内容详尽，非常适合私立大学、科大电机系「交换式电源供应器」课程使用及业界工程人员使用。

本书特色

　　1.本书各章均有内容大纲，提供简单扼要的概念，使读者能快速上手。　

　　2.本书提供详细的资讯，使读者能了解电源供应器之规格，亦针对非类比电路专长的人士，说明如何设计及分析交换式电源供应器。

　　3.以浅显易懂的方式说明交换式电源供应器其基本架构，再以实例做说明，可使学习效果事半功倍。

《现代电子系统中的信号完整性与电源完整性》 内容提要 本书深入探讨了现代电子系统设计中至关重要的两个方面：信号完整性（Signal Integrity, SI）和电源完整性（Power Integrity, PI）。随着集成电路（IC）工作频率的不断攀升和封装密度的日益增加，设计者面临的挑战不再仅仅是电路的功能实现，而是如何确保高速信号在传输过程中的质量，以及如何为敏感电路提供稳定、纯净的供电。本书旨在为电子工程师、硬件架构师以及高级技术人员提供一套全面、系统且实用的理论基础和设计实践指南。 第一部分：信号完整性基础与挑战 本书首先从电磁场理论的视角出发，回顾了高速电路设计中的基本物理现象，如传输线效应、反射、串扰和电磁兼容性（EMC）问题。 第一章：高速信号传输的物理基础 本章详细阐述了信号在PCB走线上传播的特性。内容涵盖了传输线的等效电路模型、特征阻抗的定义与控制、上升/下降时间与系统带宽的关系。重点分析了当信号上升时间与走线延迟相当时，系统行为从集总元件模型向分布式模型转变的关键物理阈值。讨论了不同层叠结构（如微带线、带状线）对信号质量的影响，并介绍了阻抗匹配的必要性与实现方法，包括端接技术（串联、并联、AC/DC端接）的选择与优化。 第二章：反射、损耗与信号失真 本章聚焦于信号在传输路径中遇到的主要失真源。深入分析了阻抗不连续性导致的信号反射现象，包括源端、负载端和过孔处引起的反射波形叠加。详细剖析了传输线损耗的两个主要组成部分：介质损耗（由PCB材料的介电常数和损耗角正切决定）和导体损耗（与趋肤效应相关）。通过实例演示了如何利用IBIS（I/O Buffer Information Specification）模型进行仿真分析，预测眼图的开度和抖动。本章还专门探讨了抖动（Jitter）的分类（随机抖动、确定性抖动）及其对系统裕量的侵蚀作用。 第三章：串扰与耦合效应分析 串扰是高速设计中难以避免的噪声源。本章系统性地讲解了串扰的产生机理，包括互感和互容耦合。区分了近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT），并分析了信号线之间的耦合强度如何受到间距、层叠和参考平面设计的影响。提供了降低串扰的布局和布线规则，例如增加线间距、使用屏蔽层以及优化返回路径设计。 第二部分：电源完整性与系统噪声控制 电源完整性是信号完整性的前提。一个充满噪声的电源分配网络（PDN）会直接转化为信号的抖动和电平不稳定。本书的第二部分将PDN设计提升到与信号布线同等重要的地位。 第四章：电源分配网络（PDN）的建模与分析 本章构建了描述PDN特性的理论框架。从宏观上看，PDN被建模为一个阻抗网络，重点讨论了如何降低PDN的平面阻抗（Plane Impedance）——这是衡量PDN性能的关键指标。详细介绍了去耦电容（Decoupling Capacitors）的选择、数量、布局和等效电路模型（ESL/ESR）。解释了如何在不同频段有效抑制噪声，即如何通过组合不同容值的电容实现宽频带阻抗匹配。 第五章：去耦策略与平面设计优化 深入探讨了高级去耦技术。包括电容的优化放置、对地平面和电源平面的耦合优化，以及使用集成去耦技术（如芯片封装内的去耦）。分析了去耦电容的等效串联电感（ESL）在PCB设计中带来的挑战，并提出了减小焊盘电感和过孔电感的实用技巧。同时，讲解了如何利用三维电磁场仿真工具（如FE/BE仿真）来准确评估平面间的耦合阻抗。 第六章：瞬态电流需求与去耦裕度 本章关注芯片在高速切换时对电流的瞬时需求，即“地弹”和“电源噪声”的产生机制。讲解了如何从器件数据手册中提取最大瞬态电流（di/dt），并据此计算出系统所需的最小去耦裕度。分析了电压跌落（IR Drop）问题，包括静态IR Drop（由直流电流引起）和动态IR Drop（由瞬态电流引起），并提供了低压差（LDO）和开关稳压器（SMPS）输出端进行进一步滤波和去耦的策略。 第三部分：高级应用与协同设计 最后，本书将SI和PI的设计融合到实际的系统级验证与设计流程中。 第七章：封装与互连的影响 本章专门讨论了芯片封装和BGA（球栅阵列）过孔对SI/PI的独特影响。分析了球脚阵列的布线密度限制，以及过孔引入的电感对高速信号传输路径的显著影响。提出了优化过孔设计（如盲/埋孔、背钻技术）以最小化寄生电感和电容的方法。 第八章：仿真与验证流程 本书强调实践中的仿真验证。详细介绍了从电路级仿真到全波（Full-Wave）电磁场仿真的工作流程。涵盖了如何设置正确的边界条件、激励源模型（如阶跃、阶跃上升时间）和接收器模型。讨论了后仿真（Post-Layout Simulation）的重要性，以及如何利用仿真结果指导PCB的修改和设计迭代，确保设计满足关键的眼图裕度和瞬态响应指标。 结论 本书不仅提供了理论框架，更侧重于将这些复杂的物理概念转化为可操作的设计指南。通过对信号和电源完整性两大核心问题的系统性剖析和交叉验证，读者将能够设计出在 GHz 级别运行的高速、高密度、高可靠性的电子产品。本书是从事高性能服务器、通信设备、雷达系统和高端消费电子产品研发的工程师不可或缺的参考手册。

序言 ix

简介 xi

第一章 基本切换电路

储存元件的基本概念(Energy Storage Basics)
降压型转换器(Buck Converter)
昇压型转换器(Boost Converter)
反相昇压转换器(Inverting Boost Converter)
昇降压型转换器(Buck-Boost Converter)
变压器隔离转换器(Transformer Isolated Converters)
同步整流技术(Synchronous Rectification)
电荷帮浦(Charge Pumps)

第二章 控制电路

基本控制电路(Basic Control Circuits)
误差放大器(The Error Amplifier)
误差放大器补偿方式(Error Amplifier Compensation)
测试程序
电压模式PWM控制器实例(A Representative Voltage Mode RWM Controller)
电流模式控制(Current Mode Control)
电流模式PWM控制器实例(A Representative Current Mode PWM Controller)
充电泵电路(Charge Pump Circuits)
多相式PWM控制器(Multiple Phase PWM Controllers)
谐振式控制器(Resonant Mode Controllers)

第三章 电源供应器输入端

离线式操作系统(Off-Line Operation)
射频干扰抑制(Radio Interference Suppression)
安全性问题(Satefy Agency Issues)
功率因数修正(Power Factor Correction)
涌浪电流(In-Rush Current)
保持时间(Hold-Up Time)
输入整流器考量(Input Rectifier Considerations)
输入储能电容特性(Input Reservoir Capacitor Charateristics)

第四章 非隔离型电路

通用设计法则(General Design Method)
降压型转换器设计(Buck Converter Designs)
昇压型转换器设计(Boost Converter Designs)
反相转换器设计(Inverting Designs)
昇降压型式转换器设计(Step Up/Step Down(Buck/Boost) Designs)
电荷帮浦设计(Charge Pump Designs)
佈线考量(Layout Considerations)

第五章 变压器隔离型转换器

回授机制(Feedback Mechanisms)
返驰式转换器(Flyback Circuits)
返驰式转换器实用设计Practical Flyback Circuit Design)
离线型返驰式转换器实例(Off-Line Flyback Example)
非隔离型返驰式转换器实例(Non-lsolated Flyback Example)
顺向式转换器(Forward Converter Circuits)
顺向式转换器实用设计(Practical Forward Converter Design)
离线型顺向式转换器实例(Off-Line Forward Converter Example)
非隔离型顺向式转换器实例(Non-Lsolated Forward Converter Example)
推挽式转换器(Push-Pull Circuits)
推挽式转换器实用设计(Practical Push-pull Circuit Design)
半桥式转换器(Half Bridge Circuits)
半桥式转换器实用设计(Practical Half Bridge Circuit Design)
全桥式转换器(Full Bridge Circuits)

第六章 被动元件的选择

电容器特性(Capacitor Characteristics)
铝质电解电容器(Aluminum Electrolytic Capacitors)
固态钽质和铌质电容器(Solid Tantalum and Niobium Capacitors)
固态聚合化电解电容器(Solid Polymer Electrolytic Capacitors)
积层陶瓷电容(Multilayer Ceramic Capacitors)
薄膜电容器(Film capacitors)
电阻器特性(Resistor Characteristics)
碳素混合体电阻(Carbon Composition Resistors)
薄膜电阻器(Film Resistors)
绕线式电阻器(Wire Resistors)

第七章 半导体元件的选择

二极体特性(Diode Characteristics)
接面二极体(Junction Diodes)
萧特基二极体(Schottky Diodes)
钝化(Passivation)
双极性电晶体(Bipolar Transistor)
功率金氧半电晶体(Power MOSFETs)
闸极驱动电路(Gate Drive)
安全操作区域及崩溃额定(Safe Operating Area and Avalanche Rating)
同步整流技术(Synchronous Rectification)
敏感场效电晶体(Sense FETs)
封装方式的选择(Package Options)
绝缘闸极双极性电晶体元件(IGBT Devices)

第八章 电感器选择

实际电感器特性(Properties of Real Inductors)
铁芯特性(Core Properties)
铁粉芯环型扼流圈设计(Designing a Powder Toroid Choke Core)
昇压型转换器铁芯选择(Choosing a Boost Converter Core)

第九章 变压器的选择

变压器特性(Transformer Properties)
安全考量(Safety Concerns)
变压器实际构造考量(Practical Construction Considerations)
顺向式转换器的变压器铁芯选择(Choosing a Forward Converter Transformer Core)
实际返驰式转换器铁芯的考量(Practical Flyback Core Considerations)
返驰式转换器的“变压器”铁芯选择(Chossing a Flyback Converter“Transformer”Core)

第十章 “正弦波”变频器设计范例

设计需求(Design Requirements)
设计说明(Design Description)
前级稳压器设计说明(Preregulator Detailed Design)
后级转换器设计说明(Output Converter Detailed Design)
H型桥式电路设计说明(H Bridge Detailed Design)
桥式电路驱动设计说明(Bridge Drive Detailed Design)

第十一章 电脑用离线型电源供应器

设定需求(Setting Requirements)
输入端电源供应器(The Input Supply)
直流／直流转换器(DC-DC Converter)
二极体选择(Diode Selection)
电感设计(Inductor Designs)
电容设计(Capacitor Designs)
变压器设计(Transformer Design)

索引 A-1

评分☆☆☆☆☆

這本《交換式電源供應器剖析》的出現，對我這個在科技公司負責產品開發的工程師來說，絕對是個重磅消息！在我們的產品線中，電源供應器扮演著至關重要的角色，它的穩定性、效率、以及成本，都直接影響到產品的整體表現和市場競爭力。過去，我們在電源設計上，經常需要參考國外的文獻和資料，雖然能學到一些東西，但總覺得不如一本中文的、更貼近我們開發習慣的參考書來得方便。這本書的「剖析」二字，讓我預期它能夠深入探討交換式電源的設計細節，而不只是泛泛而談。我特別希望書中能夠針對各種高效率、高功率密度的交換式電源架構，例如LLC、SR（同步整流）等，提供詳細的理論分析和設計優化方法。此外，在產品開發過程中，成本控制也是一個非常重要的考量。因此，我也很期待書中能夠探討如何透過合理的元件選用、電路優化，以及製程上的考量，來降低電源供應器的製程成本，同時又不犧牲其性能。對於量產產品而言，可靠性和壽命也是關鍵。我希望書中能夠分享一些關於可靠性設計的策略，例如如何進行應力分析、如何選擇耐用的元件、以及如何透過各種測試來驗證電源的長期穩定性。當然，在快速變動的科技產業中，不斷學習新的技術是必要的。我希望這本書能夠涵蓋一些最新的發展趨勢，例如智慧型電源管理、數位控制技術，甚至是可以與物聯網整合的電源解決方案，這將有助於我們在未來的產品開發中保持領先。

评分☆☆☆☆☆

哇！拿到這本《交換式電源供應器剖析》簡直像挖到寶了！身為一個在電子維修領域打滾了好幾年的DIY愛好者，我總是覺得電源供應器這個東西，看似簡單，實則藏著大學問。過去遇過的許多疑難雜症，很多都跟電源脫不了關係，但想深入了解原理，市面上中文的書籍又比較零散，要嘛太學術、要嘛太基礎。這本《交換式電源供應器剖析》光看書名就讓我眼睛一亮，感覺它就是專門為了像我這樣，既想知道「為什麼」又需要「怎麼做」的讀者量身打造的。從它的結構和介紹來看，內容應該相當紮實，不只是停留在表面上講講而已。我特別期待書中能夠深入探討不同類型的交換式電源架構，像是Buck、Boost、Buck-Boost等，並且能詳細解析它們的電路原理、元件選擇、以及實際的設計考量。畢竟，要做出穩定、高效、可靠的電源，這些都是必不可少的基礎。而且，聽說這本書在實際應用方面也有很多著墨，這對我們這些常常需要動手解決問題的人來說，簡直是福音！我希望書中能包含一些常見的故障排除技巧，以及如何運用儀器進行精確的量測和分析。畢竟，理論學得再好，實際操作出問題時，能夠有針對性的解決方案，才是最重要的。總之，我對這本書的期待值非常高，希望能藉由它，讓我對交換式電源供應器有更全面的認識，進而提升我的維修和設計功力！

评分☆☆☆☆☆

身為一個熱愛DIY電子專案的學生，我一直在尋找一本能夠真正帶我入門，又不會讓我望而卻步的交換式電源供應器書籍。《交換式電源供應器剖析》這本書，光是聽名字就覺得很有份量，而且「剖析」兩個字，讓我覺得它不是那種蜻蜓點水、走馬看花的介紹。我希望能從這本書中學到交換式電源的基礎架構，比如它和線性電源供應器到底有什麼根本上的不同，為什麼在現代電子產品中如此普及。我特別想了解，究竟是哪些關鍵的電子元件，像是功率電晶體、二極體、電感、電容等等，在交換式電源的運作中扮演著什麼樣的角色，它們的參數該如何選擇，才能讓電源效率最高、雜訊最低。當然，我最期待的還是書中能夠有實際的電路圖解說，最好是從簡單的Buck轉換器開始，一步一步帶我分析它的工作時序，理解電能在元件之間的流動和轉換過程。如果書中還能包含一些常見的應用案例，像是如何為微控制器供電、如何設計手機充電器，或是小型LED驅動電源，那就太棒了！這樣我就能把學到的知識應用到我的個人專案裡，而不是只停留在理論層面。另外，關於一些實際的設計技巧，例如如何降低EMI（電磁干擾）、如何做散熱設計，或是如何進行PCB布局，這些都是我未來在製作自己的電源時一定會遇到的難題，希望這本書能給我一些啟發。

评分☆☆☆☆☆

這本《交換式電源供應器剖析》的出現，對我這個在大學裡教授電子學的老師來說，簡直是及時雨！長久以來，在課堂上講解交換式電源的原理時，總覺得現有的教材不夠貼近產業實務，或是對某些關鍵概念的闡述不夠深入。很多時候，學生們在學習時會感到抽象，難以連結到實際的應用。這本書的出現，正好可以彌補這個缺口。從書名和出版的專業度來看，我預期它能夠提供一個系統性、結構化的學習路徑，深入淺出地剖析交換式電源的各個面向。我非常期待書中能夠詳細介紹各種控制模式，例如電壓模式控制、電流模式控制，以及它們在不同應用場景下的優缺點。同時，對於濾波電路、回授機制、以及保護電路這些攸關電源穩定性和安全性的關鍵部分，我也希望能有更詳盡的解析。此外，我認為一本好的教科書，除了理論深度，更重要的是能夠引導學生思考。因此，我希望書中能夠提供一些實際的設計範例，甚至是一些模擬和驗證的過程，讓學生能夠親自動手，從實踐中理解理論。對於學術研究而言，我也希望書中能夠觸及一些較為前沿的技術，例如高頻交換技術、低功耗設計、或是GaN、SiC等新材料的應用，這有助於我們與時俱進，將最新的知識傳授給下一代。總之，我認為這本書有潛力成為電子工程領域，特別是電源供應器設計方向的經典參考書。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，我對電學一直都處於一種「似懂非懂」的狀態，尤其是在提到「交換式電源供應器」的時候，感覺它就像個複雜的黑盒子。過去買過一些電子書，但不是太過於簡化，讓人學不到什麼實質內容，就是太過於艱澀，根本看不懂。這次看到《交換式電源供應器剖析》這本書，我抱持著一種「死馬當活馬醫」的心態，希望它能真的把我從「一知半解」帶到「豁然開朗」。我最渴望從書中獲得的是，能夠用比較淺顯易懂的方式，解釋交換式電源的「交換」到底是什麼意思？為什麼它要「交換」？這個過程是如何將電能轉換的？我希望書中能用圖示、甚至是一些生活中的比喻，來幫助我理解那些抽象的電路圖和數學公式。我對書中關於「元件」的介紹也非常感興趣，像是什麼是MOSFET？它的作用是什麼？電感和電容又是如何影響電源的？如果書中能附上一些簡單的實作範例，讓我能照著書上的指示，用簡單的材料組裝出一個小小的交換式電源，那絕對是我的夢想。即便我可能無法完全掌握所有的技術細節，但如果能理解基本原理，並且知道如何安全地操作，我已經很滿足了。我也希望書中能提到一些關於「電源效率」的概念，為什麼這很重要？又該如何判斷一個電源是否高效？總之，我希望這本書能像一位耐心的老師，引導我這個電子門外漢，一步步走進交換式電源的世界，讓我不再害怕它，而是能對它有基本的認識和理解。