现代高频开关电源实用技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:刘胜利

出品人:

页数:644

译者:

出版时间:2001-9-1

价格:80.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787505369290

丛书系列:

图书标签:

• 电源
• 开关电源
• 高频电源
• 电源设计
• 电力电子
• SMPS
• 电路分析
• 实用技术
• 电源控制
• 变压器
• 磁性元件

深度剖析：高频开关电源的革命性进展与未来趋势 本书并非《现代高频开关电源实用技术》一书的简介，而是聚焦于高频开关电源这一领域，从技术演进、核心原理、关键应用及前沿探索等多个维度，为您呈现一场深度且全面的技术盛宴。我们将拨开迷雾，深入探究高频开关电源如何颠覆传统，引领能源转换的革新浪潮。 一、高频开关电源的技术蝶变：从笨重到精巧的演进之路 回溯历史，传统的线性电源以其简单易懂的原理和良好的输出特性在早期电力电子领域占据主导地位。然而，其固有的低效率、庞大的体积和沉重的重量，在电子设备飞速发展、对体积和能效提出更高要求的时代背景下，显得力不从心。高频开关电源的应运而生，正是对这些痛点的直接回应。 本部分将深入剖析高频开关技术的核心驱动力。我们将从“开关”这一动作本身出发，阐述其与线性调整方式的根本区别。高频开关电源通过快速地接通和断开功率器件（如MOSFET、IGBT等），利用电感和电容对电流和电压进行平滑处理，从而实现高效的能量转换。这一过程的效率远超线性电源，极大地降低了能量损耗。 我们将详细探讨高频开关技术的关键组成部分： 功率开关器件： 深入分析不同类型功率器件（MOSFET、IGBT、GaN、SiC等）的特性，如开关速度、导通损耗、阻断电压、热性能等，并探讨它们在高频应用中的选择依据和最新进展。 控制策略： 详述PWM（脉冲宽度调制）、PFM（脉冲频率调制）等主流控制方式的原理，以及它们在高频开关电源中的应用优势。我们将探讨如何通过精确的控制实现宽范围的电压和电流调节，同时保证输出的稳定性和快速响应。 储能元件： 重点分析电感和电容在高频开关电源中的关键作用。我们将深入探讨电感的设计原则、材料选择、高频损耗以及如何优化电感参数以提高效率和减小体积。同样，对于电容，我们将关注其ESR（等效串联电阻）、ESL（等效串联电感）等参数在高频下的表现，以及如何选择合适的电容来抑制纹波和保证稳定性。 变压器技术： 高频开关电源的核心是高频变压器。我们将详细解析高频变压器的设计挑战，包括漏感、分布电容、磁芯损耗等问题，并介绍各种新型高频磁性材料和先进的绕组技术（如多股线、箔绕等），以最大程度地降低损耗并提高功率密度。 二、核心拓扑结构与性能优化：实现高效与稳定的关键 高频开关电源的性能高度依赖于其拓扑结构的选择与优化。本部分将系统梳理和分析几种最常用且最具代表性的高频开关电源拓扑结构，并深入探讨其工作原理、优缺点以及在不同应用场景下的适用性。 Buck（降压）变换器： 作为最基础的拓扑之一，我们将深入剖析Buck变换器的基本工作模式，包括断续导通模式（DCM）和连续导通模式（CCM）。重点分析如何通过改进Buck拓扑（如同步整流Buck）来进一步提高效率。 Boost（升压）变换器： 探讨Boost变换器的原理，及其在需要将低电压提升至高电压的应用中的重要性。我们将分析其工作过程中的能量存储和释放机制。 Buck-Boost（升降压）变换器： 介绍Buck-Boost变换器如何在输入电压高于或低于输出电压时都能工作，是实现宽输入范围供电的关键。 Forward（正激）变换器： 分析Forward变换器的工作原理，探讨其在隔离和非隔离应用中的优势，以及如何解决其磁复位问题。 Flyback（反激）变换器： 重点阐述Flyback变换器的工作方式，它是一种简单且常用于低功率隔离电源的拓扑。我们将深入分析其能量传递过程和设计要点。 LLC谐振变换器： 聚焦于LLC谐振变换器，这是目前在高效率、高功率密度领域备受瞩目的拓扑。我们将详细解析其谐振原理，如何通过频率调制实现零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS），从而显著降低开关损耗，并探讨其在服务器电源、电动汽车充电等领域的广泛应用。 全桥、半桥等拓扑： 简要介绍更复杂的全桥、半桥拓扑，分析其在更高功率输出时的优势，以及如何通过移相全桥（PSFB）等技术进一步提高性能。 在拓扑结构分析的基础上，我们将重点关注性能优化策略： 效率提升技术： 深入探讨同步整流、软开关技术（ZVS、ZCS）、低损耗磁性元件设计、优化的PCB布局等，旨在最大程度地降低导通损耗、开关损耗和磁性元件损耗。 EMI/EMC抑制： 高频开关电源的快速开关过程会产生电磁干扰（EMI）。我们将分析EMI的产生机理，并介绍有效的EMI滤波设计、屏蔽技术、布局优化等方法，以满足严格的电磁兼容性（EMC）标准。 热管理： 探讨高频开关电源在工作过程中产生的热量，以及如何通过合理的散热设计（散热片、风扇、热管等）和器件选型，保证电源的稳定可靠工作。 纹波抑制： 分析输出纹波的产生原因，并介绍如何通过优化输出滤波电路、采用更先进的控制算法等手段，有效降低输出电压的纹波。 三、创新应用与前沿展望：赋能未来科技 高频开关电源技术的发展，不仅在于提升自身性能，更在于其广泛的应用领域，深刻地影响着现代科技的方方面面。 信息通信技术（ICT）： 服务器、基站、路由器等设备的核心供电都离不开高效率、高功率密度的高频开关电源。我们将探讨如何通过更高开关频率、更先进的拓扑来满足ICT设备对小型化、低功耗的要求。 新能源汽车： 电动汽车的OBC（车载充电器）、DCDC变换器等关键部件，均大量采用高频开关电源技术。我们将分析其在电动汽车充电效率、续航里程和整车重量控制方面的关键作用。 消费电子： 智能手机、笔记本电脑、电视等消费电子产品，为了实现轻薄化和长续航，对电源的效率和体积有着极高的要求。高频开关电源是实现这些目标的重要支撑。 工业自动化与医疗设备： 在精密控制、自动化生产线以及对电源稳定性和可靠性要求极高的医疗设备领域，高频开关电源以其高效率和良好的调控能力，发挥着不可替代的作用。 固态照明（LED照明）： LED驱动电源是实现LED照明高效、长寿命的关键。我们将分析高频开关电源在LED驱动中的应用，如何实现恒流输出、亮度调节和功率因数校正。 能源互联网与智能电网： 在分布式能源发电、储能系统和智能电网的建设中，高效的DC-DC和DC-AC变换器是实现能量转换和优化的核心技术。高频开关电源在高压、大功率场景下的应用将是未来发展的重要方向。 展望未来，高频开关电源技术将继续向以下方向深化发展： 更高开关频率： 随着GaN（氮化镓）、SiC（碳化硅）等宽禁带半导体材料的成熟应用，开关频率有望突破MHz级别，进一步缩小器件体积，提升功率密度。 更高集成度： 通过功率模块化、集成控制芯片等技术，将电源系统集成化，降低系统复杂度和成本。 更智能化： 结合数字控制和通信技术，实现电源的远程监控、自适应优化和故障诊断，构建更智能的能源管理系统。 更环保与可持续： 追求极致的效率，减少能源浪费，并探索更环保的材料和制造工艺。 通过以上对高频开关电源技术演进、核心原理、关键应用及前沿趋势的深度解析，我们旨在为您勾勒出一幅全面而深刻的技术图景，帮助您理解这项颠覆性技术如何驱动着现代能源转换的革命，并为未来的创新应用奠定坚实的基础。

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阅读《现代高频开关电源实用技术》，我最大的感受就是它的“实用性”。很多技术书籍往往停留在理论层面，晦涩难懂，难以应用于实际开发。但这本书完全不同，它从工程师的视角出发，针对我们在实际设计中可能遇到的各种挑战，提供了切实可行的解决方案。例如，在讲解EMI（电磁干扰）抑制时，书中不仅介绍了基本的滤波技术，还深入分析了不同干扰源的产生机制，并给出了针对性的抑制措施，包括PCB布局、屏蔽、滤波器件的选择和布局等。这些细节之处，往往是决定产品能否顺利通过EMC测试的关键，而这本书在这方面的内容，简直是如获至宝，让我在面对复杂的EMC问题时，有了更加清晰的思路和方法。

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《现代高频开关电源实用技术》在控制环路设计部分也给了我很大的启发。一个稳定可靠的开关电源离不开精心设计的控制环路。书中详细介绍了PID控制、电流模式控制、电压模式控制等多种控制策略，并对其频率响应、瞬态响应、稳定性进行了深入分析。尤其令我印象深刻的是，书中结合了实际的电路实现，例如通过分析控制芯片的内部结构和外围元件的配置，来解释如何根据具体需求调整控制参数，以达到最佳的性能表现。书中的案例分析，让我不再仅仅停留在对理论公式的理解，而是能够看到这些公式在实际电路中的具体应用，以及如何通过调整参数来优化电源的动态性能。

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对于通信电源、服务器电源、LED驱动电源等特定应用领域的开关电源设计，《现代高频开关电源实用技术》也提供了深入的见解。书中针对不同应用场景的特点，分析了相应的技术难点和设计重点。例如，在通信电源部分，书中讨论了其对动态响应速度、输出电压精度以及电磁兼容性的高要求，并给出了相应的解决方案。在LED驱动电源方面，书中详细介绍了恒流控制、调光技术以及如何实现高功率因数。这些细分领域的专业知识，对于我拓展自己的技术视野，应对不同类型的项目需求，非常有帮助。

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作为一名在电子行业摸爬滚打多年的老兵，我接触过无数技术书籍，但《现代高频开关电源实用技术》这本书，说实话，带给我的惊喜是前所未有的。它不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的导师，循循善诱地将复杂的高频开关电源设计原理剖析得淋漓尽致。我尤其欣赏书中对于拓扑结构的深入探讨，从经典的Buck、Boost、Buck-Boost到各种非隔离式和隔离式拓扑，作者都给出了详尽的分析，包括其工作原理、优缺点、适用场景以及实际应用中的注意事项。书中不仅仅是罗列公式和理论，更重要的是它结合了大量的实际案例，通过分析真实的电路图和实测数据，让读者能够清晰地理解理论知识如何落地，如何解决实际工程中遇到的问题。

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对于功率密度越来越高的现代开关电源设计而言，散热问题是绕不开的难题。这本书在这方面也给予了非常详尽的指导。《现代高频开关电源实用技术》不仅介绍了各种散热技术，如自然对流、强制风冷、液冷等，还深入分析了功率器件的结温计算、PCB板的散热设计，以及散热器的选型和安装。书中还提供了实际的温升测试方法和数据分析技巧，帮助读者预测和评估电源在不同工作条件下的散热表现。我通过学习书中关于热阻和热传导的原理，能够更合理地设计PCB布局，优化器件的摆放位置，并选择合适的散热器件，从而有效地降低电源的整体温升，提高产品的可靠性和寿命。

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总的来说，《现代高频开关电源实用技术》是一本集理论深度、实践指导和案例分析于一体的优秀技术书籍。它不仅适合初学者系统地学习高频开关电源的设计原理，也能够为资深工程师提供宝贵的参考和启发。这本书的编写风格严谨，内容翔实，语言清晰易懂，配以大量的图表和实例，使得复杂的知识变得触手可及。它极大地提升了我对开关电源设计的理解和实操能力，让我能够更有信心和能力去应对未来更具挑战性的电源项目。我强烈推荐所有从事开关电源设计、开发和技术支持的工程师阅读这本书。

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这本书在可靠性设计方面也进行了详实的阐述。开关电源的可靠性是衡量其品质的重要指标。《现代高频开关电源实用技术》从元器件的寿命预测、失效模式分析，到整体系统的可靠性设计，都进行了系统性的介绍。书中详细讲解了如何进行MTBF（平均无故障时间）的计算，以及如何通过冗余设计、元器件降额使用、优化PCB工艺等方法来提高电源的可靠性。我尤其学习了书中关于寿命测试和加速老化测试的章节，这对于我评估新设计方案的长期稳定性，以及识别潜在的薄弱环节，提供了科学的方法论。

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在安全性方面，本书同样提供了宝贵的指导。《现代高频开关电源实用技术》高度重视安全设计，详细阐述了隔离设计、绝缘要求、安全距离、元器件的耐压等级以及过压、过流保护等关键安全要素。书中结合了相关的国际安全标准（如IEC 60950, IEC 62368等），并给出了一些实际的设计案例，说明如何通过合理的元器件选型和电路布局来满足这些安全要求。我特别关注了书中关于漏电流和电弧防护的章节，这对于设计医疗设备、信息技术设备等对安全性有极高要求的电源产品至关重要。通过阅读这些内容，我能够更有信心在产品设计中融入充分的安全考虑，确保产品的安全可靠。

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这本书在器件选择和参数计算方面也做得非常出色。在设计高频开关电源时，合理选择功率器件（如MOSFET、IGBT）、二极管、电感、电容等至关重要。书中详细阐述了各种器件的选型原则，包括电压、电流、开关速度、导通损耗、开关损耗等关键参数的考量，并提供了实用的计算公式和经验法则。更重要的是，它还讨论了不同器件在实际工作中的非理想特性，以及如何将这些非理想因素纳入设计考量，以避免潜在的设计风险。例如，在选择输出滤波电容时，书中不仅考虑了容值和耐压，还重点强调了ESR（等效串联电阻）和ESL（等效串联电感）对输出纹波的影响，这对于追求极致性能的电源设计来说，是必不可少的知识。

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《现代高频开关电源实用技术》在测试与调试方面也提供了实用的指导。即使设计得再完美，最终的调试过程也至关重要。《现代高频开关电源实用技术》详细介绍了各种测试仪器（如示波器、频谱分析仪、电子负载等）的使用方法，以及如何进行关键参数的测量和验证，例如输出电压纹波、瞬态响应、效率、EMI等。书中还提供了典型的故障排除流程和常见问题的解决方案，帮助工程师快速定位和解决实际调试中遇到的难题。我通过学习这些内容，能够在产品开发后期，更加高效地完成性能验证和问题排查工作。

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