DC/DC变换器集成电路及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:西安电子科技大学出版社

作者:王水平

出品人:

页数:403

译者:

出版时间:2006-1

价格:39.00元

装帧:

isbn号码:9787560616001

丛书系列:

图书标签:

• DC-DC变换器
• 开关电源
• 集成电路
• 电力电子
• 电源管理
• 电路设计
• 应用电路
• 嵌入式系统
• 电子工程
• 微电子学

《功率电子学基础：原理、设计与实践》 简介： 本书旨在为读者构建一个坚实的功率电子学理论框架，并在此基础上深入探讨电力电子变换器在现代电气工程中的关键作用和实际应用。本书内容涵盖了从基础的半导体器件特性到复杂的多相变换器拓扑，旨在培养读者独立分析、设计和优化功率电子系统的能力。 核心内容概述： 第一部分：功率电子学基础 半导体电力电子器件： 详细介绍二极管（包括肖特基二极管）、晶闸管（SCR）、双向晶闸管（TRIAC）、双极结型晶体管（BJT）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）等关键器件的物理结构、工作原理、电气特性、开关损耗、导通损耗以及驱动和保护方法。特别强调了不同器件在不同应用场景下的优劣势分析。 功率电子变换器基本原理： 引入斩波器（Chopper）和逆变器（Inverter）的基本概念，阐述其在直流到直流（DC-DC）和直流到交流（DC-AC）变换中的核心功能。分析各种基本开关模式（如PWM、PAM）的调制策略及其对输出波形的影响。 开关模式电源（SMPS）基础： 介绍SMPS的核心组成部分，包括滤波、整流、开关变换、高频变压器和反馈控制。解释SMPS相对于传统线性电源的优势，如高效率、体积小、重量轻等。 第二部分：直流-直流（DC-DC）变换器 基本DC-DC变换器拓扑： 深入分析降压（Buck）、升压（Boost）、升降压（Buck-Boost）以及Cuk、SEPIC、Zeta等非隔离型DC-DC变换器的电路结构、工作原理、电压/电流关系、纹波分析以及效率评估。详细推导关键工作参数，并讨论在实际设计中需要考虑的寄生参数影响。 隔离型DC-DC变换器拓扑： 重点介绍隔离型DC-DC变换器，包括正激（Forward）、反激（Flyback）、半桥（Half-Bridge）、全桥（Full-Bridge）以及推挽（Push-Pull）变换器。详细分析其隔离机制、变压器设计要点（如匝数比、漏感、磁芯材料选择）、多绕组变压器应用以及在电源设计中的可靠性与安全性考虑。 高级DC-DC变换器： 探讨更复杂的DC-DC变换器拓扑，如多相变换器（Multi-phase converters）以提高功率密度和降低纹波，以及谐振变换器（Resonant converters），如LLC谐振变换器，用于实现零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS），从而大幅降低开关损耗，提高效率和电磁兼容性（EMC）。 第三部分：其他电力电子变换器 直流-交流（DC-AC）变换器（逆变器）： 介绍单相和三相逆变器，包括电压源型逆变器（VSI）和电流源型逆变器（CSI）。详细讨论PWM控制技术，如正弦脉宽调制（SPWM）、空间矢量脉宽调制（SVPWM）等，及其对输出电压、电流波形质量和开关损耗的影响。分析逆变器的谐波抑制与滤波技术。 交流-直流（AC-DC）变换器（整流器）： 阐述半波、全波、桥式整流器的工作原理，介绍带滤波器（LC、RC）的整流器，以及有源功率因数校正（APFC）技术，旨在提高功率因数、降低谐波电流，满足电网接入标准。 第四部分：控制与设计 控制理论基础： 介绍反馈控制的基本概念，包括PID控制器、误差放大器、补偿网络的设计，以及瞬态响应和稳态精度分析。 变换器稳定性分析： 讲解如何使用传递函数、频率响应（Bode图、Nyquist图）等方法分析变换器的稳定性，并提出提高系统稳定性的设计原则。 元器件选择与设计： 详细指导读者如何根据具体应用需求选择合适的开关器件（MOSFET、IGBT等）、二极管、电感、电容、变压器等元器件，并考虑其额定参数、损耗、温度特性、可靠性以及寄生效应。 PCB布局与EMC设计： 强调PCB布局对于高性能功率电子设计的重要性，包括高电流路径优化、开关节点去耦、布局对电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）的影响，以及常用的EMC抑制措施。 第五部分：应用实例与前沿 典型应用： 结合具体案例，如开关电源（Chargers, Adapters）、LED驱动电源、服务器电源、电动汽车充电器、工业电源、光伏逆变器、电机驱动等，分析这些应用中DC-DC变换器的具体设计要点和面临的挑战。 前沿技术： 简要介绍当前功率电子领域的前沿研究方向，如宽禁带半导体器件（SiC, GaN）的应用、GaN HEMT在高频高效DC-DC变换器中的优势、GaN FET在集成电路设计中的潜力、软开关技术、数字控制技术以及微型化和模块化功率器件的发展趋势。 本书通过清晰的理论讲解、详实的数学推导、丰富的实例分析以及对实际设计中关键问题的深入探讨，旨在帮助读者全面掌握功率电子学的核心知识，并能够独立完成各种功率电子变换器的设计与实现。本书适合高等院校电子工程、自动化、电气工程等相关专业的本科生、研究生，以及从事电力电子产品研发的工程师阅读。

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这本书的图文并茂，使得内容的理解更加直观。书中包含大量的电路图、波形图、效率曲线图等，这些图示不仅直观地展示了电路的工作状态，也帮助我更深入地理解了相关的理论知识。例如，在讲解电压模式控制和电流模式控制时，书中提供的波形图清晰地展示了它们在响应速度和瞬态性能上的差异。 让我印象深刻的是，书中还介绍了一些非常前沿的DC/DC变换器技术，例如数字控制技术、GaN/SiC器件的应用等。这些内容让我看到了DC/DC变换器技术的发展趋势，也为我的未来学习和研究指明了方向。作者在介绍这些新技术时，会从原理、优势和挑战等多个角度进行分析，非常有启发性。

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这本书不仅仅是一本技术书籍，更是一本能够激发思考和创新的指南。作者在书中鼓励读者进行创新性的设计，并提供了一些通用的设计原则和方法论。例如，在设计高功率密度DC/DC变换器时，书中提出了一些巧妙的散热设计和布线优化方案，这些都能够帮助工程师突破现有的技术瓶颈。 我个人认为，这本书的价值在于它能够帮助工程师建立起扎实的理论基础，并且将其与实际应用紧密结合。书中提供的许多案例分析，都来源于真实的工程项目，这使得读者在学习理论知识的同时，也能了解到实际工程中可能遇到的问题以及相应的解决方案。这种“理论+实践”的教学模式，对于工程师的成长至关重要。

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这是一本让我非常惊喜的书籍。原本以为“DC/DC变换器集成电路及应用”这个书名听起来会比较枯燥乏味，更像是专业院校教材的风格，但当我翻开第一页，就被其深入浅出的讲解方式所吸引。作者并没有一开始就抛出复杂的数学模型和晦涩的电路原理，而是从DC/DC变换器在日常生活中的具体应用场景入手，例如我们熟悉的手机充电器、笔记本电脑电源适配器，甚至是汽车的电源管理系统，都离不开DC/DC变换器。通过这些生动形象的例子，我很快就建立了对DC/DC变换器基本概念的认知，理解了它为什么重要，以及它在现代电子设备中扮演着怎样的关键角色。 更令我赞叹的是，书中对不同拓扑结构的DC/DC变换器（如降压、升压、升降压转换器）的讲解，并非简单的罗列公式，而是通过对每个拓扑结构工作原理的详细剖析，结合清晰的波形图和仿真结果，将复杂的电流和电压变化过程可视化。我尤其喜欢书中关于开关损耗和传导损耗的讨论，以及如何通过选择合适的功率器件和优化电路设计来降低这些损耗。这种深入到具体细节的讲解，让我能够真正理解“为什么”这样做，而不仅仅是“怎么做”。

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对于想要深入理解DC/DC变换器技术细节的读者来说，这本书绝对是不可多得的宝藏。它在理论深度和实践应用之间找到了一个绝佳的平衡点。作者在讲解各种拓扑结构时，会详细推导其工作模式下的数学模型，并解释这些模型如何指导实际的元器件选型和参数设计。例如，在讲解电感和电容的选值时，书中不仅给出了计算公式，还详细解释了为什么需要这些公式，以及这些参数的选择对电路性能的影响，例如纹波、瞬态响应等。 我特别欣赏书中关于“效率优化”的章节。在各种电源设计中，提高效率不仅能降低能耗，还能减小发热，延长产品寿命。这本书系统地介绍了影响DC/DC变换器效率的各种因素，包括功率开关的开关损耗、导通损耗、磁性器件的损耗以及控制电路的功耗等。作者还提出了多种提高效率的设计策略，比如采用同步整流技术、变频控制技术、以及优化PCB走线以减小寄生参数的影响。这些内容都极具参考价值。

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总而言之，这本书为我打开了一扇通往DC/DC变换器世界的大门。它以一种系统、深入且实用的方式，展现了这项关键技术的核心要义。从基础的拓扑结构到复杂的控制算法，从元器件的选择到PCB的优化，本书都提供了详尽的指导和宝贵的经验。我强烈推荐给所有对DC/DC变换器技术感兴趣的工程师、学生以及技术爱好者。这本书不仅能够提升你的专业技能，更能够激发你对电源管理领域更深层次的探索欲望。

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这本书让我受益匪浅。在我之前，对DC/DC变换器的理解更多是停留在“黑箱”层面，知道它们的作用，但不太清楚背后的工作原理。阅读这本书之后，我对DC/DC变换器的设计和应用有了全新的认识。作者在讲解功率变换的各个环节时，都力求做到细致入微，从开关器件的驱动到输出滤波器的设计，每一个细节都充满了智慧。 我特别喜欢书中关于“效率与成本”的权衡分析。在实际产品设计中，我们往往需要在性能、成本和功耗之间找到一个最佳的平衡点。这本书为我们提供了一个清晰的框架，帮助我们理解不同设计选择对这些因素的影响，从而做出更明智的决策。它鼓励读者不仅仅是满足于“能工作”，而是追求“最优工作”。

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这本书的语言风格非常专业，但又不失亲切感。虽然涉及大量技术术语和公式，但作者总能通过形象的比喻和深入浅出的解释，让这些内容变得易于理解。我感觉就像是有一个经验丰富的工程师在手把手地教我如何设计和应用DC/DC变换器。 书中提供的许多设计流程和调试步骤，都非常贴合实际工程开发中的需求。例如，在进行PCB布局时，书中强调了电源线和信号线的走线规则，以及如何减小地线阻抗，这些细节对于保证电路的稳定性和性能至关重要。此外，书中还介绍了一些常用的仿真工具和调试设备，以及如何利用它们来验证设计和解决问题。

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这本书对我的职业发展起到了非常重要的推动作用。自从阅读了这本书之后，我在设计和调试DC/DC变换器项目时，变得更加自信和得心应手。我能够更准确地选择合适的器件，更有效地优化电路设计，并且能够更快地解决遇到的技术难题。 书中对于各种保护功能的实现和设计也进行了详细的讲解，比如过压保护、欠压保护、过流保护和短路保护等。这些保护功能对于保证DC/DC变换器的安全可靠运行至关重要，作者在讲解时，会分析不同保护功能的实现原理和设计注意事项，这对于我深入理解电源保护机制非常有帮助。

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这本书的结构安排非常合理，逻辑性很强。从基础概念到复杂的应用，层层递进，循序渐进。作者在介绍完基本的DC/DC变换器拓扑后，会自然地过渡到更高级的主题，例如多相交错并联技术、LLC谐振变换器等。这些高级主题的讲解同样保持了高水准，不仅有理论推导，还有实际应用中的考虑因素。 令我印象深刻的是，书中并没有回避DC/DC变换器设计中常见的难点和挑战，例如环路稳定性分析、瞬态响应优化、过载保护和过温保护的设计等。作者提供了清晰的分析方法和实用的设计技巧，帮助读者克服这些技术难题。在处理这些复杂问题时，作者的表达方式非常清晰，并且总是会给出具体的案例来说明。

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这本书的实用性绝对是其最大的亮点之一。作者不仅仅停留在理论层面，而是花了很多篇幅来介绍实际的集成电路芯片选择和设计。他详细地介绍了市面上主流的DC/DC变换器控制IC，并对它们的关键参数，如效率、输出精度、开关频率、保护功能等方面进行了对比分析。书中还提供了非常多的实际电路设计案例，从元器件的选择、PCB布局布线技巧，到实际的调试和测试方法，都有非常详尽的指导。 我印象特别深刻的是书中关于“EMC设计”的部分。在现代电子产品中，电磁兼容性（EMC）是一个非常关键的设计指标，而DC/DC变换器由于其高频开关的特性，往往是EMC问题的潜在来源。作者在这部分内容中，提供了许多行之有效的抑制电磁干扰的方法，例如滤波器的设计、屏蔽技术的应用，以及PCB布局的注意事项等等。这些都是在实际产品开发中非常宝贵的经验，能够帮助工程师避免许多不必要的麻烦。

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