IGBT驱动与保护电路设计及应用电路实例 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业

作者:周志敏//纪爱华

出品人:

页数:270

译者:

出版时间:2011-10

价格:48.00元

装帧:

isbn号码:9787111352761

丛书系列:

图书标签:

• 电力电子
• IGBT驱动
• IGBT保护
• 功率电子
• 开关电源
• 电机驱动
• 逆变器
• 电路设计
• 应用实例
• 电力电子
• 半导体器件

图书简介：非接触式电源管理系统设计与实践 本书聚焦于前沿的电力电子技术领域，深入剖析了非接触式电源传输（Wireless Power Transfer, WPT）系统的设计、关键组件的选择、系统集成以及实际应用中的优化与挑战。本书旨在为工程师、研究人员和高级技术学生提供一个全面而深入的技术参考，使其能够掌握构建高效、可靠的非接触式供电系统的核心原理与工程实践。 --- 第一部分：非接触式电源传输基础理论与拓扑结构 本书的第一部分奠定了非接触式电源传输系统的理论基础，并系统梳理了当前主流的系统拓扑结构。 第一章：非接触式供能技术概述与发展趋势 本章首先界定了非接触式电源传输的概念、分类（如电磁感应耦合、磁共振耦合、射频能量收集等）及其核心优势与局限性。详细分析了全球标准组织（如Qi、AirFuel）在WPT领域的进展，并对未来十年WPT在电动汽车（EV）、医疗植入设备、物联网（IoT）传感器供电等领域的应用潜力进行了前瞻性探讨。重点解析了耦合方式的效率、传输距离与频率选择之间的内在联系。 第二章：耦合机制的电磁场分析 深入探讨了磁耦合系统的电磁场行为。对于感应耦合系统，详细阐述了基于亥姆霍兹方程的近场磁场分布模型，推导了传输效率与线圈几何参数（匝数、直径、间距）的关系。对于磁共振系统，引入了双Lumped Circuit模型和多模态耦合分析，精确计算了系统在不同负载和失谐条件下的互感系数和品质因数（Q值）。本章包含大量有限元分析（FEA）的结果与验证，指导读者如何通过优化线圈设计来最大化耦合系数。 第三章：核心电路拓扑结构与选择 本章详细对比了激励侧和接收侧的电源拓扑。在激励侧，重点分析了高频DC/AC逆变器的设计，包括全桥、半桥以及LLC谐振变换器在WPT应用中的适用性。对LLC变换器的设计参数（谐振电感、谐振电容、励磁电感）的选择标准进行了详尽论述，强调其在宽输入电压范围和高效率工作点下的优势。在接收侧，系统地介绍了整流电路的设计，包括高频肖特基二极管整流、有源整流与同步整流技术的性能比较，特别关注同步整流在低输出电压应用中的效率提升。 --- 第二部分：系统关键组件的精选与设计优化 高效能WPT系统的实现依赖于对关键电子元件的精细选择和优化。第二部分将焦点集中于功率器件、磁性元件的精确设计。 第四章：高频功率器件驱动与热管理 虽然本书不涉及IGBT驱动，但本章重点讨论了WPT系统中常用的MOSFET和SiC MOSFET的选择与驱动策略。详细分析了功率MOSFET的开关损耗机制（如米勒平台效应、反向恢复损耗），并提出了一系列栅极驱动优化技术，以实现快速、无过冲的开关。同时，深入讲解了高频工作状态下的热设计，包括热阻计算、散热器选型以及封装对器件长期可靠性的影响。 第五章：高频磁性元件设计与制造工艺 磁性元件（变压器/耦合器）是决定WPT系统性能的核心。本章超越了传统的变压器设计，专注于高频损耗最小化的设计方法。详细介绍了铁氧体磁芯材料的选择（如PC47, 3C94等）及其在不同频率下的损耗特性。着重讲解了绕组设计，包括集肤效应和邻近效应的量化分析，推荐采用利兹线（Litz Wire）的优化股数计算方法，以降低交流损耗。此外，本章还探讨了磁芯的结构设计（如平面结构、三维结构）对漏感和耦合系数的影响。 第六章：谐振网络的精确参数化设计 谐振网络的设计是实现功率谐振传输的关键。本章提供了针对特定传输距离和功率等级的谐振元件参数查找表和设计流程。详细阐述了如何通过精确计算电容和电感的容差，确保系统在制造公差下的工作频率稳定性和功率传输稳定性。对非对称谐振结构（如T型、$pi$型网络）在阻抗匹配中的应用进行了深入分析。 --- 第三部分：系统控制、通信与保护机制 一个完整的WPT系统需要复杂的控制回路来保证稳定输出、高效工作以及人身安全。 第七章：频率与占空比双重控制策略 本章详细论述了WPT系统的动态控制方法。重点对比了传统的频率调制（FM）控制与脉冲密度调制（PDM）控制在效率和动态响应上的差异。针对LLC拓扑，详细设计了工作在临界点（CCM/DCM边界）附近的频率控制算法，以实现恒定电压或恒定电流输出。此外，提出了结合PWM和频率扫描的混合控制策略，以应对负载阻抗的剧烈变化。 第八章：异物检测与安全保护系统 非接触式电源传输面临的最大安全挑战是异物检测（Foreign Object Detection, FOD）。本章详细介绍了基于阻抗变化、磁场扰动和温度监测的FOD技术。重点讲解了如何设计一个高灵敏度的阻抗监测电路，用以识别埋在耦合器间的金属异物，并给出了相应的安全关断逻辑和软件实现流程。同时，探讨了过流、过压和过温保护的硬件冗余设计。 第九章：系统通信与状态反馈 现代WPT系统需要双向通信机制以实现握手、协商功率等级和报告系统状态。本章分析了基于负载调制（Load Modulation）和副载波通信的实现方法。详细介绍了如何利用接收端对耦合器负载进行微小扰动，将信息编码到回传信号中，从而实现对激励侧的有效控制反馈，确保整个系统的智能化管理。 --- 第四部分：实际应用案例与工程实施 本书的最后一部分通过具体的工程案例，将理论与实践相结合，展示WPT系统的实际部署。 第十章：电动汽车无线充电系统的设计挑战 本章以大功率（如11kW至50kW）的电动汽车无线充电系统为例，探讨了其特有的工程难题。重点分析了线圈与车辆底盘的电磁兼容性（EMC/EMI）问题，以及如何通过屏蔽层和滤波网络来满足严格的辐射标准。介绍了动态充电（P2P）系统的定位与对准技术。 第十一章：医疗级植入设备无线供电设计 针对微功耗和生物兼容性要求极高的医疗植入设备，本章讨论了超低功耗WPT系统的设计。重点关注了如何设计能在毫米级间隙内实现高效率的微型耦合器，以及如何将整流和稳压电路集成在高度封装的芯片级封装（CSP）内，并满足严格的生物安全性标准。 第十二章：系统集成、测试与标准化验证 本章提供了从原型制作到批量生产的工程路线图。详细介绍了如何搭建一套完整的WPT系统性能测试平台，包括效率测试、稳态稳定性测试和瞬态响应测试。最后，引导读者理解国际和国内的WPT标准（如IEC 61936, SAE J2954）对系统设计和测试报告的要求，确保产品符合合规性要求。 本书内容严谨，技术深入，理论与实践并重，是电力电子工程师掌握非接触式电源管理核心技术的宝贵资源。

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我对这本书的期待，在于它是否能够真正做到“设计”与“应用”的有机结合。许多技术书籍往往停留在理论层面，而这本书的标题中明确提到了“应用电路实例”，这让我看到了它解决实际工程问题的潜力。我希望书中提供的应用电路实例，不仅仅是简单的原理图，而是能够包含详细的参数计算、元器件选型、PCB布局建议，甚至是调试过程中可能遇到的问题和解决方案。例如，在设计一个高功率的逆变器时，如何根据IGBT的参数和系统要求，计算出合适的驱动电路参数，并给出相应的PCB布局建议，以减小寄生参数的影响？在保护电路设计时，如何根据实际的工作电流和电压波动范围，选择合适的保护器件和阈值？如果书中能够通过真实的项目案例，展示整个设计流程，并分析设计中的权衡与取舍，那么这本书将极具价值。我相信，通过学习书中的实例，我能够更好地将理论知识转化为实际的工程能力。

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对于我这样一名正在学习电力电子技术的学生来说，一本好的教材能够为我的学习之路指明方向。这本书的标题，"IGBT驱动与保护电路设计及应用电路实例"，听起来就像是为我量身定制的。我希望书中能够从最基础的IGBT工作原理开始，循序渐进地介绍驱动电路的作用和基本构成。例如，为什么需要专门的驱动电路？驱动电路的基本功能有哪些？它应该满足哪些技术指标？我尤其希望书中能够提供一些简单易懂的驱动电路图，并辅以详细的文字解释，让我能够快速理解驱动电路的信号传输、电平转换、隔离以及功率放大等过程。同样，对于保护电路，我也希望能从最基本的过流保护开始，理解其原理和实现方式，再逐步深入到过电压、过温等更为复杂的保护。书中如果能给出一些不同等级的保护设计示例，并分析它们在不同应用场景下的优劣势，那将极大地帮助我建立起完整的保护设计思维。

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这本书的标题立刻吸引了我，因为它直接点出了我对IGBT驱动与保护电路设计的浓厚兴趣。在实际的电力电子系统中，IGBT作为核心功率器件，其性能的充分发挥和安全可靠运行，很大程度上取决于精心设计的驱动和保护电路。我一直希望能找到一本能够系统讲解这一领域知识的书籍，从基础理论到具体的电路实现，再到实际应用中的注意事项。我特别期待书中能够深入分析不同类型的IGBT驱动电路，例如光耦隔离驱动、PWM驱动芯片驱动等，详细阐述它们的优缺点、适用场景以及设计要点。同时，对于IGBT的保护，如过电流、过电压、过温等保护，我希望书中能够给出清晰的原理说明和具体的电路实现方案，并探讨各种保护措施的响应速度、可靠性和对系统性能的影响。如果书中还能结合一些典型的应用实例，例如逆变器、斩波器、开关电源等，通过实际案例来讲解驱动与保护电路的设计思路和优化方法，那将是极大的收获。我深信，一本优秀的书籍不仅能提供知识，更能激发思考，引导我解决实际工程中遇到的难题。

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这本书的题目让我联想到许多在实际工作中遇到的棘手问题，尤其是关于IGBT的可靠性。作为一名在变频器行业工作的研发人员，我深知IGBT的失效会带来巨大的经济损失和安全隐患。而失效的根本原因往往与驱动和保护电路的设计不当息息相关。我希望这本书能够深入剖析IGBT的失效模式，并将失效模式与驱动和保护电路的设计紧密结合。比如，驱动电路的瞬态过压、欠压、驱动信号延迟等现象，会对IGBT造成怎样的损害？保护电路的误动作或失效，又会导致怎样的后果？我期待书中能够提供具体的案例分析，讲解如何通过合理的驱动和保护电路设计，有效避免这些失效模式的发生。此外，书中如果能介绍一些先进的IGBT驱动和保护技术，例如智能化驱动、光纤驱动、自适应保护等，并探讨其在实际应用中的优势和局限性，那将对我未来的工作极具启发意义。

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这本书的封面和目录（想象中）透露出一种扎实的技术深度，这正是我所需要的。我是一名对电力电子技术充满热情的工程师，尤其是在高频开关电源和新能源领域，IGBT的应用无处不在。然而，要真正掌握IGBT的精髓，驱动和保护电路是不可或缺的关键环节。我渴望在这本书中找到关于IGBT驱动信号的完整性、抗干扰能力、以及如何实现高频下的稳定驱动的深入探讨。比如，如何选择合适的栅极电阻、电容，如何优化驱动波形，以及如何处理驱动回路的寄生电感和电容等问题，这些都是我在实践中经常遇到的挑战。此外，对于IGBT的保护，我特别关注书中对于不同保护策略的比较分析，例如，快恢复二极管、TVS管、保险丝、过流检测电路等，它们在不同应用中的适用性和协同作用。我希望书中能够提供清晰的计算公式和设计流程，使我能够根据具体的IGBT型号、工作条件和系统要求，设计出最优化的驱动和保护方案，从而提高系统的整体效率、可靠性和安全性。

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