王玉皞
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博士，二級教授，博士生導師，IET Fellow，IEEE Senior Member，中國通信學會高級會員，首批創新創業導師，“井岡學者”特聘教授，江西省百千萬人纔工程入選者，上饒師範學院黨委副書記，江西省應用光學技術重點實驗室主任。

朱曉明
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“硬件十萬個為什麼”創始人，擁有約20萬硬件工程師粉絲。曾任華為硬件經理、維護經理、產品經理、產品規劃師、繫統設計師。有近25年硬件研發經歷，參與設計及維護的硬件產品種類非常豐富，包括海軍裝備、電信設備硬件平臺、監控安防、服務器、智能終端等。

謝建宇
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浙江大學碩士，電力電子研究方向。十多年設計及技術支持從業經驗。原MPS汽車電子FAE經理，傑華特微電子股份有限公司市場總監，擅長DC/DC的原理和應用，以及EMC優化。

郜俊
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浙江大學碩士，電力電子研究方向。公眾號“電源漫談”的創立者，半導體公司電源及寬禁帶器件專家級應用工程師，電源網電子星球號優質創作者，主要方向是模擬電源基礎、MCU設計基礎、嵌入式設計應用、數字電源控制理論及設計、寬禁帶半導體應用等方向。

蔣修國
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是德科技（中國）有限公司大中華區技術支持經理，擁有10年以上高速產品設計經驗。擅長高速數字電路的信號完整性和電源完整性仿真、設計和測試。“信號完整性”微信公眾號創始人。

羅雨桑
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聖邦微電子股份有限公司電源產品線應用工程師。從事電源IC評估驗證、數字電源繫統研發等工作。擅長開發軟硬件工具以改進研發方法，提升電源芯片研發效率。

付世勇
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“硬件十萬個為什麼”技術總監，曾任華為硬件繫統工程師，PoE技術領域專家，作為IEEE委員全程參與了IEEE802.3bt標準（大功率PoE標準）的制定。擁有二十多項中國發明專利，七項美國發明專利。

馮美文
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就職於杭州硬十科技有限公司，任硬件經理。主導開發國產化芯片無人機解決方案。擅長無人機電源解決方案及AI繫統電源解決方案。

第一部分 基礎知識 
第1章  電源的概念
1.1 穩壓電源的發展歷史 
1.2 電源的分類 
1.2.1 按照電壓轉換類型分類 
1.2.2 按照轉換原理進行分類
1.3 開關電源按是否隔離進行分類 
1.4 開關電源的調制方式 
1.5 開關電源的CCM、DCM、BCM模式 
1.6 同步與非同步電源 
1.7 電源芯片規格書要點 
1.8 有效電流的概念
1.9 有效電流的計算
第2章  電源電路器件 
2.1 電阻在電源電路中的應用
2.2 電容在電源電路中的應用
2.3 電感在電源電路中的應用
2.4 MOSFET在開關電源中的應用
2.4.1 開關管為什麼選MOSFET而非三極管 
2.4.2 MOSFET的關鍵參數 
2.4.3 MOSFET打開和閉合的過程 
2.4.4 為什麼選擇增強型MOSFET做開關管 
2.4.5 MOSFET的寄生體二極管 
2.4.6 MOSFET的SOA的具體分析
2.5 變壓器在電源電路中的應用 
第3章  線性電源的原理與設計  
3.1 線性調整器的工作原理 
3.2 線性電源的實現方式 
3.3 線性電源輸出電容與輸入電容 
3.4 線性電源的關鍵參數 
3.5 低壓差線性穩壓器 
第二部分 開關電源的拓撲結構 
第4章 各類電源拓撲的基本原理 
4.1 開關電源的三個基本拓撲
4.2 開關電源的各種拓撲結構之間的關繫
4.3 開關電源的各種拓撲的特性對比及選擇
第5章  Buck電路的原理與設計 
5.1 Buck電路的工作過程
5.2 Buck電路的輸出電感
5.3 Buck電路的輸入電容
5.4 Buck電路的輸入電感 
5.5 Buck電路的輸出電容 
5.6 Buck電路的Boot電容(自舉電容) 
5.7 Buck電路的輸出電流檢測 
5.8 Buck電路的效率與損耗 
5.9 Buck電路的多相拓撲設計
第6章  Boost電路的原理與設計  
6.1 Boost電路的工作過程
6.2 Boost電路的電感選型
6.3 Boost電路的CCM模式與DCM模式 
6.4 Boost變換器的二極管 
6.5 Boost變換器的輸入電容 
6.6 Boost變換器的輸出電容 
第7章  反極性Buck-Boost電路的原理與設計
7.1 反極性Buck-Boost電路的工作過程 
7.2 反極性Buck-Boost電路的電感選型 
7.3 反極性Buck-Boost電路的輸出電容選型 
7.4 反極性Buck-Boost的CCM模式和DCM模式 
7.5 反極性Buck-Boost的MOSFET和二極管選型 
第8章  其他非隔離拓撲的原理與設計
8.1 Cuk 電源工作原理 
8.2 Zeta電源工作原理 
8.3 SEPIC電源工作原理 
8.4 四開關Buck-Boost電源原理及工作過程解析 
第9章  隔離DC/DC電源的原理與設計
9.1 為什麼需要隔離電源 
9.2 “正激”和“反激”
9.3 反激隔離式開關電源的工作過程 
9.4 反激式開關電源的反饋 
9.5 反激式開關電源的變壓器基本原理 
9.6 反激式開關電源的變壓器的關鍵參數 
9.6.1 什麼是磁疇 
9.6.2 磁芯的材料 
9.6.3 什麼是氣隙 
9.6.4 什麼是漏感 
第三部分 開關電源的控制器和控制理論 
第10章  環路控制的數學基礎
10.1 開關電源環路的基本概念 
10.2 傅裡葉級數概述 
10.3 從傅裡葉級數到傅裡葉變換 
10.4 從傅裡葉變換到拉普拉斯變換 
10.5 傳遞函數與波特圖 
10.6 零點和極點 
10.7 拉普拉斯變換的收斂域 
第11章  環路控制的電路分析
11.1 電容基礎特性探討 
11.2 RC濾波電路的頻域和時域特性探討 
11.3 典型LC濾波器的頻域分析 
11.4 單極點繫統的頻域分析 
11.5 積分器的頻域分析 
11.6 閉環穩定性的評判標準 
11.7 環路補償電路 
11.8 線性電源的環路分析 
第12章  電源控制器
12.1 開關電源為什麼需要控制繫統 
12.2 開關電源控制為什麼比想像中復雜 
12.3 如何理解功率級 
12.4 為什麼誤差放大器會影響繫統的響應速度 
12.5 定頻控制 
12.6 變頻控制 
第四部分 電源的工程問題 
第13章  電源完整性  
13.1 電源完整性基礎
13.1.1 什麼是電源完整性
13.1.2 電源分配網絡
13.1.3 目標阻抗
13.2 ADS 電源完整性仿真流程
13.3 電源完整性直流仿真分析
13.3.1 建立直流仿真
13.3.2 選擇電源網絡並確定參數
13.3.3件參數設置
13.3.4 供電端VRM設置
13.3.5 用電端Sink設置
13.3.6 設置Options
13.3.7 運行仿真及查看仿真結果
13.4 電源完整性電熱仿真
13.4.1 建立電熱仿真分析
13.4.2 熱模型設置
13.4.3 設置Options
13.4.4 運行仿真及查看仿真結果
13.5 電源完整性交流分析
13.5.1 VRM、Sink設置
13.5.2 電容模型設置
13.5.3 仿真頻率和Options設置
13.5.4 運行仿真並查看仿真結果
13.5.5 產生原理圖和子電路
13.5.6 優化仿真結果
第14章  DC/DC的EMI優化  
14.1 電磁兼容的概念 
14.2 dB、dBm、dBμV 
14.3 EMI的要求和規範 
14.4 噪聲的頻譜 
14.5 傳導和輻射發射噪聲及其測量 
14.6 傳導共模和差模噪聲 
14.7 輻射發射測試 
14.8 近場和遠場 
14.9 噪聲源的抑制 
14.9.1 抑制高頻電流環路引起的噪聲源 
14.9.2 抑制高頻開關節點引起的噪聲源 
14.9.3 通過擴頻抑制噪聲源 
第15章  電源的測試  
15.1 DC/DC電源測試技巧 
15.2 電源測試主要項目 
15.3 電源效率測試 
15.4 紋波和噪聲測試 
15.4.1 電源紋波和電源噪聲的定義 
15.4.2 如何提高芯片噪聲測量的準確性 
15.4.3 電源噪聲和紋波的測試工具 
15.4.4 地線的處理 
15.5 開機和保護測試 
15.6 電源穩定性測試 
15.7 電源動態響應測試 
15.8 電源環路穩定性測試 
第16章  電源新技術 
16.1 PoE技術 
16.2 USB供電技術 
16.3 PMIC技術 
16.4 數字電源技術

電能可以高效地轉化為熱能、動能、聲能和光能，也可以很方便地轉化為信息（信息熵），這是當今社會應用最廣泛的能量形式之一。 
富蘭克林的風箏讓人類認識到閃電所蘊含的能量，第二次工業革命讓人類真正找到利用電能的方法。以今天的視角回看，使用以工頻變壓器、旋轉變流機和汞弧整流器為代表的電力設備對電能進行粗糙的變換，標志著人類馴服電能的開始。隨著信息技術和控制理論的快速發展，電力電子技術應運而生，人類找到了通往精細電能變換的途徑。第三次工業革命中，電子信息產業爆發式增長，為各類電源繫統提供了廣闊市場。進入21世紀後，隨著AI、移動互聯網、可穿戴設備、新能源等技術的蓬勃湧現，人們對電能質量的要求一再提高。例如，服務器的 CPU 供電繫統需要在輸出數百安培電流的同時保證mV級的動態穩壓精度，以確保繫統穩定運行；高端CMOS圖像傳感器依賴nV級的超低噪聲供電以確保圖像質量；智能手表依賴超低靜態功耗的小體積電源以確保長期續航；風光電及儲能繫統依賴MPPT、動態均衡等控制算法以確保安全高效。 
如今，對於剛入行的電子工程師來說，不論是簡單的小電流穩壓還是較為復雜的電池充放電及保護，在性能要求不高的情況下都可以基於現成的電源芯片快速實現。然而要設計出適配更復雜應用場景、滿足更高性能指標的電源繫統，需要綜合考慮輸入輸出範圍、噪聲、效率、速率、精度、體積等因素，要求工程師在拓撲選擇、器件選型、布局布線等環節下足功夫，依賴工程師扎實的理論基礎和豐富的實踐經驗。 
我和曉明在五年前規劃好了“硬件十萬個為什麼”繫列，《硬件十萬個為什麼（開發流程篇）》是為工程師未來發展提供繫統化和規範性非技術能力的理念指引，《硬件十萬個為什麼（無源器件篇）》更是“從物理中來，到工程中去”，幫助電子工程師在器件認知和應用內容重構方面從理論走向實踐，再從實踐回歸理論；《硬件十萬個為什麼（電源是怎樣煉成的）》彙聚了國內外大廠的電源工程師，在業內優秀電源產品中提煉出了理論方法和應用案例，編成此書，以作為當下“新工科”教育的補充。這能幫助EE方向的學生快速走出課本與試題，成長為能理解需求、設計產品的電源工程師。很高興，本書的創新知識貢獻中還有我曾經指導的本科生和研究生，他們已經快速成長為這個行業領域的中堅力量。 
本書著重研究DC恆壓輸出的電源繫統，對其他類型的電源繫統也有涉及。本書第一部分介紹了電源繫統的概念和歷史，對電源繫統進行分類，並以應用工程師的視角帶領讀者理解一例電源 IC規 格書。同時介紹了開關電源繫統中器件及它們的關鍵參數。之後介紹了線性電源原理和基本設計方法。第二部分以開關電源三種基本拓撲為切入點，拓展出一繫列不同類型的電路拓撲。第三部分著重介紹了現代開關電源的反饋控制方法，力求讓沒有控制論知識背景的讀者理解開關電源的控制原理。第四部分介紹電源完整性理論，並聚焦開關電源繫統應用中的實際工程問題，如散熱、電磁兼容、性能測試細節等。 
綜上，本書從行業需求出發，立足於具體產品和實際應用，為在校學生提供了入門指導，也為電源工程師提供了成長階梯。