MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:杨艳琴

出品人:

页数:433

译者:

出版时间:2004-11

价格:36.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302099123

丛书系列:

图书标签:

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深入理解现代电力电子：从理论基石到前沿技术 图书简介 本书旨在为电力电子技术领域的学习者、工程师和研究人员提供一个全面、深入且与时俱进的知识体系。它将电力电子系统的核心原理、关键器件、经典拓扑结构与当前行业最关注的前沿技术紧密结合，构建起从基础理论到实际应用的完整认知框架。全书内容组织逻辑清晰，理论阐述严谨又不失生动，旨在帮助读者建立扎实的电力电子学基础，并掌握解决复杂工程问题的能力。 第一部分：电力电子系统的基础与核心元件 本部分聚焦于电力电子学的基石——功率半导体器件的特性、驱动与保护。 第一章：电力电子概述与系统架构 本章首先界定了电力电子学的范畴，阐述了其在能源转换、运动控制和电源技术中的核心地位。详细剖析了电力电子系统的一般架构，包括输入级、功率转换级、控制与驱动级以及输出滤波与负载。通过对比不同应用场景下的系统需求，引出对高效率、高功率密度设计的必要性。 第二章：关键功率半导体器件的物理机制与特性 重点剖析当前主流功率半导体器件的内部物理结构、工作原理和关键参数。 功率二极管： 深入探讨快恢复二极管（FRD）和超快恢复二极管的开关特性、反向恢复过程的机理及其对系统损耗的影响。 功率晶体管系列： 详细解析电力MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的导通电阻、栅极电荷特性与热管理挑战。同时，对IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的导通损耗与开关损耗的折衷特性进行细致分析，并引入新型器件如SiC MOSFET和GaN HEMT的优越性，对比其在高温、高频应用中的性能优势与局限性。 器件的驱动与保护： 阐述功率器件安全、可靠工作的门极驱动技术，包括驱动电压的优化、米勒效应的抑制以及过流、过压、过温保护策略的设计。 第二部分：经典功率变换拓扑与分析 本部分系统地讲解了电力电子领域最常用、最基础的四类功率变换拓扑的理论模型、工作模式和设计要点。 第三章：直流-直流（DC-DC）变换器 本章深入探讨非隔离型和隔离型DC-DC变换器。 非隔离型： 详细分析降压（Buck）、升压（Boost）和降压-升压（Buck-Boost）变换器的基本工作状态、电压转换比、电流纹波计算及续流二极管的选择。 隔离型： 重点研究正激（Forward）、反激（Flyback）、半桥和全桥变换器的磁性元件设计（变压器设计、耦合电感应用），并探讨了利用高频开关技术实现高功率密度的方法。 第四章：交流-直流（AC-DC）变换器：整流与功率因数校正（PFC） 本章专注于电能质量问题和有源功率因数校正技术。 线性与非线性整流： 对比分析传统可控/不可控整流电路的输出电压质量和输入电流谐波特性。 有源PFC技术： 详述升压式PFC、降压式PFC和降压-升压式PFC的控制策略（如峰值电流模式、平均电流模式），重点讲解如何实现单位功率因数和低THD输入电流。 第五章：直流-交流（DC-AC）逆变电路 本章关注于将直流电能转换为高质量交流电能的技术。 基本结构与调制技术： 介绍单相和三相电压源逆变器（VSI）的基本结构，并详尽解析SPWM（正弦脉宽调制）、三电平逆变器的原理与优势。 电流控制与谐波抑制： 探讨逆变器输出电流的控制方法，以及谐波治理技术，如空间矢量调制（SVM）在电机驱动和并网逆变器中的应用。 第六章：交流-交流（AC-AC）变换器 本章涵盖了直接和间接交流变频技术。 交流调压器： 分析单相和三相调压器的相控调压原理及其在负载功率调节中的应用。 周期变换器与矩阵变换器： 重点介绍矩阵变换器的结构优势（如无需大容量直流环节电容）、高效率特性以及其在工业传动中的潜力。 第三部分：先进控制、系统集成与新兴应用 本部分将理论与现代工程实践相结合，探讨电力电子系统的智能化、集成化发展趋势。 第七章：数字控制与实时仿真 本章从现代控制理论视角审视电力电子系统。 控制器的选型与接口： 介绍高性能微控制器（MCU）、DSP（数字信号处理器）在电流/电压环路闭环控制中的实现。 建模与仿真： 讲解如何使用Simulink/PLECS等工具对功率变换器进行精确建模，包括开关非线性和寄生参数的考虑，以及状态空间平均模型在控制设计中的应用。 第八章：电力电子在电能系统中的应用拓展 本章将焦点放在电力电子技术支撑下的现代电能系统。 电动汽车（EV）动力系统： 详细分析车载DC-DC变换器、高压电池管理系统（BMS）中的热管理挑战，以及驱动电机的控制技术（如磁场定向控制FOC）。 可再生能源并网技术： 探讨光伏逆变器和风力发电机变流器的关键技术，包括最大功率点跟踪（MPPT）算法和电网同步控制（如锁相环PLL的稳定性）。 高压直流输电（HVDC）： 简述基于VSC（电压源换流器）的HVDC系统的拓扑结构及其在远距离、大功率输电中的优势。 第九章：系统级集成与热管理 本章关注系统可靠性和小型化设计。 集成化趋势： 讨论功率模块（IPM）和集成电路（IC）在功率变换中的应用，以及系统级功率密度提升带来的挑战。 热设计与散热： 深入探讨热流密度分析、散热器的选择、热界面材料（TIM）的应用，以及如何通过优化布局和拓扑结构来延长器件寿命。 全书内容相互贯通，从基础器件的物理特性出发，层层递进至复杂的系统级控制与应用，力求全面覆盖电力电子技术从原理到实践的广阔领域。

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这本书的篇幅看起来相当可观，这对于一个想全面掌握一个复杂平台的学习者来说，无疑是个好消息。我个人对嵌入式系统开发中的软件架构设计非常感兴趣，尤其是在资源受限的16位平台下如何保持代码的模块化和可维护性。我期待书中能分享一些关于如何构建高效固件框架的最佳实践。比如，如何设计一个健壮的操作系统层（即使是裸机环境下的简单轮询或有限状态机），如何有效地管理RAM和Flash空间，尤其是在一些需要大量浮点运算或复杂滤波算法的场合。另外，对于初次接触这款芯片的工程师来说，开发环境的配置和工具链的使用往往是第一个障碍。我希望书中能对CCS（Code Composer Studio）的使用流程，包括项目创建、编译、仿真调试的每一步都有详尽的图文指导，特别是对于那些习惯了其他IDE的读者，一个平滑的过渡是至关重要的。如果能顺带提及一下如何集成第三方库或者如何进行简单的Bootloader设计，那就太加分了。

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我最近在研究一些基于无线传感网络（WSN）的低功耗节点设计，因此对MSP430的无线连接性——特别是与低功耗射频模块的接口——非常感兴趣。我希望这本书在介绍完MCU自身的功能后，能花一定的篇幅来探讨如何将它与其他常用的低功耗无线收发芯片（比如Sub-GHz或者蓝牙低功耗模块）进行高效集成。这不仅涉及到简单的串行通信，更重要的是如何管理跨模块的功耗状态同步，比如，如何让MCU在等待射频模块响应的间隙，迅速进入最低功耗模式，并在数据准备好的瞬间被唤醒，这种时序上的精妙配合是实现系统级超低功耗的关键。如果书中能提供一个完整的、包含无线通信协议栈的示例项目，哪怕只是一个简单的“心跳包”发送流程，那对我们进行实际产品开发的人员来说，价值将是不可估量的。这本书的厚度给了我信心，它应该有足够的空间来覆盖这些高级应用层面的整合挑战。

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作为一名资深的技术爱好者，我非常看重一本技术书籍的逻辑严谨性和知识的深度。对于MSP430这种强调低功耗的芯片，其内部的模拟电路设计往往是其精髓所在。我猜测书中必然会涉及到Flash存储器的工作原理，但更深层次的，我希望能看到关于其内部LDO（低压差线性稳压器）或DC-DC转换器在不同工作模式下的效率曲线分析。这些细节往往决定了芯片的“极限”性能。另外，对于数字和模拟混合信号的处理，如何有效地隔离噪声、保证ADC测量的精度，同时又不至于因为增加滤波电路而显著提高功耗，这是一个很实际的工程问题。我希望能看到作者能从器件物理层面出发，解释一些软件无法直接控制的硬件特性，比如上电复位（POR）和欠压检测（BOD）的精确阈值设定，以及这些设置如何影响系统启动的可靠性。这类硬核内容，才是区分一本优秀参考书和普通教程的关键所在。

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这本书的封面设计得相当朴实，那种经典的蓝白色调，让人一眼就能感受到这是一本技术含量很高的专业书籍。我拿到手的时候，就被它厚实的装帧吸引住了，很明显是内容充实，能经得起反复翻阅和查阅。我个人对MCU领域一直抱有浓厚的兴趣，特别是这种以“超低功耗”为卖点的芯片，在如今移动设备和物联网（IoT）应用爆炸式增长的背景下，简直是香饽饽。我非常期待书中能详细剖析MSP430家族的核心架构，比如它那些创新的时钟系统和电源管理模块是如何实现业界领先的低功耗特性的。毕竟，理论知识如果不结合实际的功耗数据和应用案例来讲解，光是看寄存器定义会让人觉得枯燥乏味。我希望作者能在讲解这些底层机制时，能穿插一些实际的电路设计考量，比如如何通过软件层面的优化来最大化电池寿命，而不是仅仅停留在手册的复述层面。这本书的标题涵盖了“原理与应用”，这让我对它的实践指导性抱有很高的期望，期盼能看到一些巧妙的、能够快速上手的Demo项目，让读者能立刻将学到的知识转化为可工作的原型。

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说实话，我这次购买这本书，主要是冲着它的“应用”二字去的，因为市面上关于MSP430的底层原理介绍的书籍已经不少，但真正能把这些原理无缝衔接到实际工业或消费电子产品中的案例，却显得凤毛麟角。我特别关注书中是否对中断处理机制进行了深入且易于理解的阐述。对于这种事件驱动型的微控制器来说，高效、无缝的中断响应是保证系统实时性和稳定性的关键。我希望作者能用清晰的流程图和对比分析，来展示不同中断源的优先级处理和向量跳转过程，而不是简单地罗列寄存器位定义。此外，鉴于MSP430系列外设模块众多，如定时器、ADC/DAC以及通信接口（UART, SPI, I2C），我更希望看到的是如何巧妙地组合这些外设来解决特定的工程难题，例如如何用定时器配合DMA实现高效的数据搬运，以减少CPU的干预，从而进一步降低整体功耗。如果书中能提供一些关于调试技巧和常见陷阱的总结，那就更完美了，毕竟在实际调试中，很多时间都浪费在那些看似微不足道的软件或配置错误上。

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