Pulse-width Modulated DC-DC Power Converters pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley

作者:Marian K. Kazimierczuk

出品人:

页数:808

译者:

出版时间:2008-10-20

价格:USD 170.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780470773017

丛书系列:

图书标签:

• 电力电子
• 微电子
• IC
• DC-DC converters
• Pulse-width modulation
• Power electronics
• Switching regulators
• Power supplies
• Control systems
• Electrical engineering
• Renewable energy
• Energy conversion
• Embedded systems

好的，这里为您构思一份关于“电力电子系统设计与优化”的图书简介，字数大约1500字，内容详实，侧重于基础理论、高级技术和实际应用，完全不涉及“脉冲宽度调制直流-直流变换器”的相关内容。 --- 书籍名称：电力电子系统设计与优化：从理论基础到先进拓扑的综合指南 简介 在当今高度依赖高效能源转换和控制的时代，电力电子技术已成为驱动工业进步、可再生能源集成以及下一代电子设备发展的核心驱动力。本书《电力电子系统设计与优化：从理论基础到先进拓扑的综合指南》旨在为工程师、研究人员和高年级学生提供一套全面而深入的知识体系，涵盖现代电力电子系统的设计、分析、控制和优化策略。 本书摒弃了对单一特定拓扑的深入剖析，转而聚焦于构成所有高效电力电子系统的普适性原则、核心组件性能、系统级集成挑战以及面向未来的先进控制技术。我们的目标是建立一个坚实的理论框架，使读者能够独立应对各种复杂的电源转换需求，无论是高功率密度应用、电网互连系统，还是精密医疗设备。 全书结构严谨，内容由浅入深，确保读者在掌握传统方法的同时，能够前瞻性地了解行业前沿的发展方向。 第一部分：电力电子基础与核心元件的精细化分析 本部分是构建整体理解的基石，重点阐述驱动现代电力电子系统的基本物理原理和关键器件的特性。 1.1 功率半导体器件的选型与性能建模 我们首先对当前主流的功率半导体器件进行深入比较和剖析，包括绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、功率MOSFET（特别是增强型和超结结构）、以及碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等宽禁带（WBG）器件。重点讨论了器件的开关损耗机制、导通损耗的精确建模方法，以及热阻抗与瞬态热行为分析。书籍详细介绍了如何根据特定应用场景（如开关频率、电压等级和散热条件）进行最优器件选型，并探讨了寄生参数对开关瞬态过程的影响。 1.2 磁性元件的集成化设计与损耗评估 磁性元件（电感器和变压器）是影响系统效率和体积的关键因素。本章深入探讨了磁芯材料的特性曲线、磁化与涡流损耗的频率依赖性。我们提供了先进的绕组技术，如Litz线的使用指南，以及如何利用有限元分析（FEA）工具精确预测和最小化磁性元件的整体损耗。特别关注了高频操作下磁芯饱和与热管理之间的复杂关系。 1.3 滤波技术与电磁兼容性（EMC）设计 系统的平稳运行和对外部环境的友好性依赖于有效的滤波设计。本部分详尽阐述了输入和输出侧的无源滤波器的设计准则，包括纹波抑制的理论分析。更重要的是，本书对共模和差模噪声的产生机理进行了深入剖析，并介绍了系统的接地策略、屏蔽技术以及PCB布局对EMC性能的关键作用，指导工程师从设计初期就规避EMC问题。 第二部分：经典与现代电能转换拓扑的系统级分析 本部分超越单一的开关操作细节，聚焦于不同应用场景下系统级拓扑的选择、优缺点分析和高效率实现。 2.1 串联与并联连接的高压与大功率系统架构 针对需要处理极高电压或需要极大输出功率的场景，本书详细分析了串联（Cascading）和并联（Parallel）等系统扩展技术。讨论了均流与均压控制的挑战，特别是如何确保多个功率模块在动态负载下的协同工作，以及冗余设计在关键任务系统中的重要性。 2.2 隔离式转换器的拓扑演进与优化 隔离是许多应用（如医疗和通信电源）的强制要求。我们系统地对比了正激（Forward）、反激（Flyback）、半桥（Half-Bridge）、全桥（Full-Bridge）等传统拓扑，并引入了更先进的谐振与准谐振结构，如LLC谐振变换器。分析的重点在于如何通过优化磁元件设计和控制策略（例如，变频控制在谐振拓扑中的应用）来实现零电压开关（ZVS）或零电流开关（ZCS），从而大幅降低开关损耗并提高功率密度。 2.3 多电平转换器在电网侧和电机驱动中的应用 对于中高压输配电和高精度电机驱动，多电平（Multilevel）技术至关重要。本书详细阐述了中点箝位（NPC）、飞跨电容（FSC）和级联H桥（CHB）等拓扑的原理、优势与局限性。重点讨论了这些拓扑在电压平衡、谐波抑制和开关应力分配方面的设计考量。 第三部分：高级控制策略与系统性能优化 一个高效的电力电子系统不仅仅依赖于优良的硬件，更需要精确且鲁棒的控制。本部分深入研究现代控制理论在电源管理中的应用。 3.1 经典反馈控制理论在电源系统中的应用 本章回顾了小信号建模方法，包括状态空间平均法，用于推导转换器的小信号传递函数。在此基础上，详细讲解了PID控制器的设计、补偿器的极点-零点配置，以及环路分析（如波特图和根轨迹分析），确保系统的稳定性和暂态响应性能。 3.2 数字控制与先进的软件定义电源技术 随着微处理器和DSP性能的提升，数字控制已成为主流。本书探讨了采样、量化误差、延迟对控制回路的影响。重点介绍了无源扰动观测器（PPDO）和滑模控制（SMC）等非线性控制方法，它们在处理快速、非线性和时变负载方面的优势。此外，还探讨了利用高速DSP实现复杂的死区时间补偿和死区时间优化的技术。 3.3 系统级优化：热管理、可靠性与效率地图构建 本部分将视野提升至整个系统层面。我们探讨了热设计对系统寿命的决定性影响，包括散热器设计、热流路径分析和热耦合效应的评估。同时，书籍引入了“效率地图”的概念，指导工程师在宽泛的负载和输入电压范围内，通过优化控制参数或拓扑结构来最大化系统整体效率，而非仅仅关注峰值效率。 结语 《电力电子系统设计与优化》致力于为读者提供一把通往高效、可靠和高性能电力电子系统设计的“万能钥匙”。通过对基础理论的深耕细作和对先进技术路线的全面梳理，本书确保读者不仅能够设计出满足当前规格的电源，更能具备持续创新和解决未来能源挑战的能力。本书是电力电子领域工程师和研究人员不可或缺的案头参考书。

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想象一下，这本书的封面可能是一张精心绘制的等效电路图，精确到每一个元器件的参数。它一定是一本专注于“脉冲宽度调制”这一特定技术在 DC-DC 转换器中应用的深度解析。我期待它能像解剖一样，细致地分析 PWM 信号的产生机制，例如各种 PWM 控制器的内部结构，以及它们如何通过反馈信号来调整占空比。书中很可能还会深入探讨各种 PWM 控制的实现方式，不仅仅是基本的固定频率 PWM，还可能包括自适应频率控制（AFC）和突发模式（burst mode）等，以提高轻载效率。对于那些对理论有极致追求的读者，我希望书中会提供 rigorous 的数学推导，比如控制环路的频率响应分析，以及如何通过伯德图来评估系统的稳定性和动态性能。我更是期待它能够深入讲解 EMI 问题的产生机理以及相应的抑制方法，比如如何通过合理的 PCB 布局、滤波器的设计来降低电磁辐射，以及如何进行 EMI 测试和认证。此外，书中可能还会涉及一些高级的应用，比如多输入输出的 DC-DC 转换器，以及针对特定应用的优化，比如低纹波、高精度的转换器设计。总之，这本书在我心目中，是一部精密的“科学仪器”，它将帮助我们理解 PWM DC-DC 转换器在最微观层面是如何工作的，并且如何通过精细的调控来达到最优性能。

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我脑海中的这本书，与其说是一本技术手册，不如说是一位经验丰富的导师在循循善诱。它或许会以一种非常“接地气”的方式展开，从实际应用中的痛点出发，比如我们为什么需要 DC-DC 转换器，它们在电子产品中扮演着怎样的角色，以及传统的线性稳压器存在哪些不足。然后，自然而然地引出 PWM 技术的优越性，它如何通过改变占空比来实现高效的电压转换。我期待书中会包含大量的实际案例分析，比如手机充电器、电脑电源、电动汽车充电桩等不同场景下的 PWM DC-DC 转换器设计。书中可能会详细介绍不同拓扑的电路结构，并用简洁明了的语言解释它们的工作原理，比如 Buck 转换器如何通过电感储存和释放能量，Boost 转换器如何实现升压，以及 Buck-Boost 转换器如何实现升降压。我更希望看到书中能够提供一些实际的设计流程和技巧，比如如何根据规格要求选择合适的元件，如何进行功率损耗的估算，以及如何进行热管理设计。对于初学者来说，这部分内容将是极为宝贵的实践指导。此外，这本书也可能涵盖一些关于可靠性工程的讨论，比如如何设计具有高 MTBF（平均无故障时间）的转换器，以及如何进行故障模式与影响分析（FMEA）。总之，这本书在我眼中，是一份充满智慧的“秘籍”，它将带领读者从“知其然”到“知其所以然”，并在实际设计中少走弯路。

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我对这本书的印象，是一本融合了理论深度与工程实践的“宝藏”。它可能不会一开始就抛出复杂的数学公式，而是先从一个具体的应用场景入手，比如一个对电源要求极为严苛的通信设备，或者一个需要高效率且紧凑设计的便携式设备。然后，引出 PWM DC-DC 转换器是如何满足这些需求的。我期待书中会有一系列清晰的图示，展示不同拓扑结构的原理，并且用直观的方式解释电流和电压的变化。更重要的是，我希望这本书能够深入讲解“设计”的过程，而不仅仅是“描述”技术。比如，如何从系统需求出发，确定关键参数，如输入电压范围、输出电压、输出电流、效率要求、纹波限制等，然后选择合适的拓扑结构，并进行元件的选型。书中可能还会提供一些“经验之谈”，比如在实际设计中需要注意的常见陷阱，以及如何避免这些问题。我特别期待书中能够包含关于PCB布局的讲解，因为这对于高性能的 PWM DC-DC 转换器来说至关重要，直接影响到 EMI 和稳定性。此外，它也可能涉及一些关于测试和验证的内容，比如如何搭建测试平台，如何进行效率和纹波的测量，以及如何进行热冲击测试等。总而言之，这本书在我眼中，是一本能够真正指导我们“动手做”的书，它将帮助我们在功率转换器的设计之路上，更加自信和高效。

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一本关于脉冲宽度调制直流-直流功率转换器的书，听起来就像是为那些在电源设计领域摸爬滚打多年的工程师量身定做的。我脑海中浮现的，是一本厚重、内容扎实的典籍，封面可能带着一丝科技的严谨感，没有花哨的图饰，只有清晰的书名。我猜想，它一定会从最基础的MOSFET开关特性、二极管的恢复过程讲起，深入剖析 PWM 控制的核心原理，比如各种调制策略（加边沿、中心边沿）的优劣，以及它们在不同拓扑结构下的应用。我期待的，不仅仅是理论的讲解，更希望能看到大量实际的电路图、波形分析，甚至是如何利用示波器、逻辑分析仪等工具来验证设计、诊断故障。例如，关于电感电流纹波的计算、电容电压纹波的抑制，以及如何选择合适的功率器件和无源元件，这些都是决定转换器性能的关键。书中应该会详细阐述不同拓扑（Buck, Boost, Buck-Boost, SEPIC, Ćuk等）的工作模式、传递函数，以及它们各自的适用场景和局限性。再者，考虑到现代功率转换器的发展趋势，书中很可能还会涉及一些进阶话题，比如软开关技术（ZVS, ZCS）以提高效率、减少电磁干扰，以及数字控制在 PWM 转换器中的应用，比如如何实现更灵活的控制策略和更高级的保护功能。总而言之，这本书在我心目中，是一本值得反复研读、在遇到实际设计难题时能够提供可靠指导的“工具书”，它代表着对功率转换器技术深入透彻的理解和实践经验的结晶。

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我设想这本书的封面可能是一幅略显抽象的电路图，线条错综复杂，但又透着一种内在的逻辑美。它大概会围绕着“脉冲宽度调制”这个核心概念，从最根本的意义上将其解构。我期待它能够带领读者一层一层剥开 PWM 控制的奥秘，不仅仅是告诉你如何“切开关”，更是让你理解“为什么这么切”。我想象其中会有大量关于控制环路的分析，比如 PID 控制器在 DC-DC 转换器中的设计与优化，如何处理环路的稳定性和瞬态响应。书中很可能还会深入探讨不同控制模式，例如电压模式控制、电流模式控制，以及它们各自的优缺点，特别是在处理负载突变和输入电压变化时的表现。对于一个初学者来说，这部分内容可能显得有些晦涩，但我相信，如果这本书处理得当，它能够将这些抽象的概念变得直观易懂。我更希望看到的是，它不仅仅停留在理论层面，而是能给出一些实际的工程建议，比如如何选择合适的 PWM 芯片，如何设计驱动电路以确保开关器件的可靠工作，以及如何进行 EMI 滤波设计以满足电磁兼容性要求。此外，它可能还会涉及一些高级的主题，比如多相转换器的设计，用以提高功率密度和降低电流应力，以及同步整流技术，用以进一步提升效率。总之，这本书在我心中，是一次深入探索 PWM 控制“灵魂”的旅程，它不仅仅是关于技术，更是关于一种解决问题的思维方式。

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