部分常用離線開關電源的功能和基本要求

第1章基本要求概述

1.1導論

1.2輸入瞬變電壓保護

1.3電磁兼容性

1.4差模噪聲

1.5共模噪聲

1.6靜電屏蔽

1.7輸入熔斷器的選擇

1.8交流電整流與電容輸入濾波器

1.9浪湧限制

1.10啟動方法

1.11軟啟動

1.12防止啟動過電壓

1.13輸出過電壓保護

1.14輸出欠電壓保護

1.15過載保護(輸入功率限制)

1.16輸出限流

1.17高壓雙極型晶體管基極驅動要求

1.18比例驅動電路

1.19抗飽和技術

1.20緩衝器網絡

1.21直通

1.22輸出濾波,共模噪聲和輸入輸出隔離

1.23供電故障信號

1.24供電正常信號

1.25雙輸入電壓供電運行方式

1.26供電維持時間

1.27同步

1.28外部禁止方式

1.29強制均流

1.30遠程取樣

1.31P端連接

1.32低壓禁止

1.33電壓和電流的限制值調節

1.34考慮安全標準要求

第2章交流電力線的浪湧保護

2.1導論

2.2位置類別

2.3浪湧發生的概率

2.4浪湧電壓波形

2.5瞬變抑制器件

2.6金屬氧化物壓敏電阻

2.7瞬變保護二極管

2.8充氣浪湧放電器

2.9交流濾波器和瞬變抑制器的組合使用

2.10A類別瞬變抑制濾波器

2.11B類別瞬變抑制濾波器

2.12完全瞬變保護的狀況

2.13接地電壓的電震應力的原因

2.14習題

第3章開關電源的電磁干擾

3.1導論

3.2EMI/RFI傳播模式

3.3輸電線傳導型干擾

3.4安全標準(接地電流)

3.5輸電線濾波器

3.6在干擾源抑制EMI

3.7實例

3.8線路阻抗穩定網絡

3.9線路濾波器設計

3.10共模線路濾波電感

3.11共模線路濾波電感的設計實例

3.12串模電感

3.13習題

第4章靜電屏蔽

4.1導論

4.2應用於開關設備的靜電屏蔽

4.3變壓器的靜電屏蔽和安全屏蔽

4.4件上的靜電屏蔽

4.5減小有氣隙變壓器磁心的輻射型EMI

4.6習題

第5章熔斷器選擇

5.1導論

5.2熔斷器參數

5.3熔斷器的類型

5.4選擇熔斷器

5.5晶閘管過電壓急劇保護熔斷器

5.6變壓器輸入熔斷器

5.7習題

第6章離線開關電源的整流與電容輸入濾波

6.1導論

6.2典型的雙電壓電容輸入濾波電路

6.3等效串聯電阻Rs

6.4恆功率負載

6.5恆電流負載

6.6整流器與電容器的波形

6.7輸入電流、電容紋波與峰值電流

6.8有效輸入電流Ie與功率因數

6.9選擇浪湧抑制電阻

6.10電阻因數Rsf

6.11設計實例

6.12直流輸出電壓與整流電容輸入濾波器的校準

6.13整流電容輸入濾波器直流輸出電壓的計算實例

6.14選擇儲能或濾波電容的大小

6.15電力線路熔斷器額定值的選擇

6.16功率因數與效率的測量

6.17習題

第7章浪湧控制

7.1導論

7.2串聯電阻

7.3熱敏浪湧抑制

7.4有源抑制電路(雙向三極晶閘管啟動電路)

7.5習題

第8章啟動方法

8.1導論

8.2無源耗能啟動電路

8.3晶體管有源啟動電路

8.4脈衝啟動電路

第9章軟啟動與低壓禁止

9.1導論

9.2軟啟動電路

9.3低壓禁止

9.4習題

第10章接通電壓過衝抑制

10.1導論

10.2開關電源接通電壓過衝的典型原因

10.3防止過壓

10.4習題

第11章過壓保護

11.1導論

11.2過壓保護的種類

11.3類：晶閘管過電壓急劇保護

11.4過電壓急劇保護的性能

11.5簡單過電壓急劇保護電路的局限性

11.6第二類：過壓鉗位技術

11.7采用晶閘管過電壓急劇保護方式的過壓鉗位

11.8用於晶閘管過電壓急劇保護過壓保護電路的熔斷器選擇

11.9第三類：基於限壓技術的過壓保護

11.10習題

第12章欠壓保護

12.1導論

12.2欠壓抑制特性參數

12.3基本工作原理

12.4實際電路描述

12.5實際電路工作原理

12.6瞬態特性

12.7習題

第13章過載保護

13.1導論

13.2過載保護的類型

13.3類型1：超功率限制

13.4類型1形式A：原邊超功率限制

13.5類型1形式B：超功率延時關斷保護

13.6類型1形式C：逐個脈衝的超功率或過電流限制

13.7類型1形式D：恆功率限制

13.8類型1形式E：反激超功率限制

13.9類型2：輸出恆流式限制

13.10類型3：用熔斷器、限流電路或跳閘設備的過載保護

13.11習題

第14章折返輸出限流

14.1導論

14.2折返限流的原理

14.3用於線性電源的折返限流電路的工作原理

14.4折返限流電源中的“鎖定”

14.5具有交叉連接負載的折返鎖定問題

14.6折返限流在開關電源中的應用

14.7習題

第15章高壓雙極型晶體管基極驅動的基本條件

15.1導論

15.2二次擊穿

15.3不正確的關斷驅動波形

15.4正確的關斷波形

15.5正確的接通波形

15.6反非飽和驅動技術

15.7高壓晶體管的驅動電路

15.8習題

第16章雙極型晶體管的比例驅動電路

16.1導論

16.2一個比例驅動電路的例子

16.3導通工作過程(比例驅動)

16.4關斷工作過程(比例驅動)

16.5驅動變壓器的恢復

16.6寬範圍比例驅動電路

16.7導通工作過程(寬範圍比例驅動電路)

16.8關斷工作過程(寬範圍比例驅動電路)

16.9帶有高壓晶體管的比例驅動

16.10習題

第17章高壓晶體管的抗飽和技術

17.1導論

17.2二極管貝克鉗位電路

17.3習題

第18章緩衝網絡

18.1導論

18.2具有負載線整形的緩衝電路

18.3工作原理

18.4經驗估計緩件值

18.5計算求得緩器件的值

18.6晶體管Q1的關斷損耗

18.7緩衝網絡的電阻值

18.8緩衝網絡中電阻的功耗

18.9密勒電流效應

18.10組合低功耗緩衝二極管電路

18.11高壓雙極晶體管的典型驅動電路

18.12習題

第19章交叉導通

19.1導論

19.2防止交叉導通

19.3禁止交叉耦合

19.4電路的工作

19.5習題

第20章輸出濾波器

20.1導論

20.2基本要求

20.3開關方式輸出的濾波器的寄生效應

20.4二級濾波器

20.5高頻扼流圈實例

20.6諧振濾波器

20.7諧振濾波器實例

20.8共模噪聲濾波器

20.9選擇輸出濾件值

20.10降壓變換器的主輸出電感的取值

20.11設計實例

20.12輸出電容值

20.13習題

第21章供電故障報警電路

21.1導論

21.2供電故障與持續低電壓

21.3供電故障的簡單報警電路

21.4動態供電故障報警電路

21.5獨立的供電故障報警模塊

21.6反激變換器的供電故障報警

21.7快速供電故障報警電路

21.8習題

第22章多輸出變換器的輔助輸出電壓的中心校正

22.1導論

22.2實例

22.3用飽和電抗器調整電壓

22.4電抗器的設計

22.5習題

第23章輔助電源繫統

23.1導論

23.260Hz電源變壓器

23.3輔助變換器

23.4工作原理

23.5穩定的輔助變換器

23.6高效輔助電源

23.7主變換變壓器驅動輔助電源

23.8習題

23.9低噪聲分布式輔助變換器

23.10分布式輔助電源繫統的結構框圖

23.11模塊1，整流器和線性穩壓器

23.12模塊2，正弦波逆變器

23.13輸出模塊

23.14正弦波逆變器的變壓器設計

第24章穩壓電源的並聯工作

24.1導論

24.2主從工作

24.3壓控電流源

24.4強迫型均流

24.5並聯冗餘運行

24.6習題

第二部分設計：理論與實踐

第1章多輸出反激開關電源

1.1導論

1.2期望特性

1.3工作方式

1.4工作原理

1.5儲能階段

1.6能量轉換方式(反激階段)

1.7確定工作方式的因數

1.8不規則傳遞函數

1.9變壓器通過能力

1.10特性特征

1.11110W離線式反激電源性能舉例

1.12習題

第2章反激變壓器設計——針對離線反激式開關電源

2.1導論

2.2磁心參數和氣隙的影響

2.3常用設計方法

2.4110W反激變壓器設計例子

2.5反激變壓器飽和及暫態影響

2.6小結

2.7習題

第3章減小晶體管開關應力

3.1導論

3.2自跟蹤電壓抑制

3.3反激變換器“緩衝”電路

3.4習題

第4章選擇反激變換件

4.1導論

4.2件

4.3副件

4.4輸出電容

4.5電容壽命

4.6小結

4.7習題

第5章對角半橋反激變換器

5.1導論

5.2工作原理

5.3有用性質

5.4變壓器設計

5.5驅動電路

5.6工作頻率

5.7件

5.8習題

第6章自激振蕩直接離線反激變換器

6.1導論

6.2工作種類

6.3常規工作原理

6.4隔離的自激振蕩反激變換器

6.5控制電路(簡要描述)

6.6不規則振蕩

6.7自激振蕩反激變換器主要參數小結

6.8習題

第7章應用電流型控制的反激變換器

7.1導論

7.2應用於自激振蕩反激變換器的功率限制和電流型控制

7.3電壓控制環

7.4輸入紋波抑制

7.5在可變頻率反激變換器中使用場效應晶體管

7.6習題



第8章離線單端正激變換器

8.1導論

8.2工作原理

8.3輸出扼流圈取值的限定因素

8.4多輸出

8.5能量恢復繞組(P2)

8.6優點

8.7缺點

8.8習題



第9章正激變換器的變壓器設計

9.1導論

9.2變壓器設計實例

9.3選擇功率晶體管

9.4後設計注意事項

9.5變壓器飽和

9.6小結



第10章對角半橋正激變換器

10.1導論

10.2工作原理



第11章對角半橋正激變換器變壓器設計

11.1導論

11.2設計注意事項



第12章半橋推挽占空比控制變換器

12.1導論

12.2工作原理

12.3繫統優點

12.4存在的問題

12.5電流型控制和次諧波紋波

12.6防止交叉導通

12.7件(半橋)

12.8軟啟動

12.9變壓器設計

12.10優化磁通密度

12.11暫態條件

12.12計算原邊匝數

12.13計算小原邊匝數

12.14計算副邊匝數

12.15控制和驅動電路

12.16雙倍磁通效應

12.17習題



第13章橋式變換器

13.1導論

13.2工作原理

13.3變壓器設計(全橋)

13.4變壓器設計舉例

13.5階梯形飽和

13.6瞬間飽和影響

13.7強迫磁通密度平衡

13.8習題



第14章低功率自激振蕩輔助變換器

14.1導論

14.2一般工作原理

14.3工作原理,單變壓器變換器

14.4變壓器設計



第15章單變壓器雙晶體管自激振蕩變換器

15.1導論

15.2工作原理(增益限制開關)

15.3限制開關電流

15.4選擇磁心材料

15.5變壓器設計(飽和磁心型變換器)

15.6習題



第16章雙變壓器自激振蕩變換器

16.1導論

16.2工作原理

16.3飽和驅動變壓器設計

16.4選擇磁心尺寸和材料

16.5主功率變壓器設計

16.6習題



第17章DC-DC變壓器概念

17.1導論

17.2DC-DC變壓器概念的基本原理

17.3DC-DC變壓器舉例

17.4習題



第18章多輸出混合調整繫統

18.1導論

18.2降壓變換器,與DC-DC變換器串聯

18.3工作原理

18.4降壓變換器部分

18.5直流變壓器選擇

18.6同步混合調節器

18.7具有副邊後調節的混合調節器

18.8習題



第19章占空比控制推挽變換器

19.1導論

19.2工作原理

19.3件

19.4推挽變換器中的階梯形飽和

19.5磁通密度平衡

19.6推挽變壓器設計(一般考慮)

19.7雙倍磁通

19.8推挽變壓器設計實例

19.9習題



第20章DC-DC開關變換器

20.1導論

20.2工作原理

20.3控制和驅動電路

20.4開關變換器的電感繞組設計

20.5電感繞組設計實例

20.6常規性能參數

20.7紋波調節器

20.8習題



第21章高頻可飽和電抗功率調節器(磁占空比控制)

21.1導論

21.2工作原理

21.3飽和電抗器功率調節器原理

21.4可飽和電抗功率調節器的應用

21.5飽和電抗器品質因數

21.6選擇合適的磁心材料

21.7可飽和電感器的控制

21.8限流飽和電抗器調整器

21.9推挽飽和電抗器副邊功率控制電路

21.10飽和電抗器調節器的優點

21.11飽和電抗器調節器的一些限制因素

21.12恆流或恆壓復位情況(高頻不穩定情況)

21.13飽和電抗器的設計

21.14設計舉例

21.15習題



第22章恆流電源

22.1導論

22.2恆壓電源

22.3恆流電源

22.4依從電壓

22.5習題



第23章可調線性電源

23.1導論

23.2基本工作(功率部分)

23.3驅動電路

23.4晶體管消耗的功率

23.5功率損耗的分布

23.6電壓控制和限流電路

23.7控制電路

23.8習題



第24章可調開關電源

24.1導論

24.2可調開關技術

24.3反激變換器的特殊性質

24.4工作原理

24.5實際限制因數

24.6實際設計中的折中

24.7初始條件

24.8對角半橋

24.9原理方框圖(大概描述)

24.10繫統控制原理

24.11各方框的功能

24.12原邊功率限制

24.13小結



第25章可調開關電源的變壓器設計

25.1設計步驟

25.2可調頻率方式

25.3習題

第三部分應用設計



第1章開關電源中的電感和扼流圈

1.1導論

1.2簡單的電感

1.3共模線路濾波電感

1.4共模線路濾波電感圖解法設計舉例(采用E型鐵氧體磁心)

1.5共模電感(E型鐵氧體磁心)的計算

1.6串聯型線路輸入濾波電感

1.7扼流圈(直流偏置的電感)

1.8帶氣隙的E型鐵氧體磁心扼流圈的經驗設計方法舉例

1.9采用AP圖解法和計算的方法來設計降壓和升壓電路中的扼流圈

1.10降壓變換器中扼流圈(鐵氧體磁心)的AP

1.11鐵氧體磁心和鐵粉磁心(棒狀)扼流圈

1.12習題



第2章大電流鐵粉磁心扼流圈

2.1導論

2.2儲能扼流圈

2.3磁心導磁率

2.4帶氣隙的E型鐵粉磁心

2.5面積乘積(AP)圖解法設計E型扼流圈(鐵粉磁心)

2.6AP圖解法設計E型鐵粉磁心扼流圈示例



第3章鐵粉環型磁心扼流圈

3.1導論

3.2環型磁心設計方法

3.3擺幅扼流圈

3.4繞組的選擇

3.5A方案繞組設計舉例

3.6B方案繞組設計舉例

3.7C方案繞組設計舉例

3.8磁損耗

3.9總損耗和溫升

3.10線性環型扼流圈的設計

附錄3.A面積乘積公式的推導(儲能扼流圈)

附錄3.B填充繫數和電阻繫數的推導

附錄3.C圖3.3.1所示諾模圖的推導



第4章開關型變壓器的設計(一般原則)

4.1導論

4.2變壓器尺寸(一般考慮)

4.3效率

4.4的磁心尺寸和磁通密度擺幅

4.5根據面積乘積計算磁心大小

4.6原邊面積繫數Kp

4.7繞組填充繫數Ku

4.8均方根電流繫數Kt

4.9頻率對變壓器尺寸的影響

4.10磁通密度擺幅ΔB

4.11機構規範對變壓器尺寸的影響

4.12原邊繞組匝數的計算

4.13副邊繞組匝數的計算

4.14半匝繞組

4.15導線尺寸

4.16集膚效應和導線的厚度

4.17繞組拓撲結構

4.18溫升

4.19效率

4.20溫升較高時的設計

4.21消除雙股線繞組中的擊穿應力

4.22RFI屏蔽和安全屏蔽

4.23變壓器的半匝繞法

4.24變壓器完工及真空浸漬

4.25習題

附錄4.A變壓器設計中AP公式的推導

附錄4.B高頻變壓器繞組的集膚和鄰近效應



第5章利用諾模圖優化150W變壓器的設計示例

5.1導論

5.2磁心的大小和的磁通密度擺幅

5.3磁心和磁心線軸的參數

5.4原邊繞組匝數的計算

5.5原邊繞組匝數的計算

5.6原邊繞組的集膚效應

5.7副邊繞組匝數

5.8副邊導線的直徑

5.9副邊集膚效應

5.10設計注意問題

5.11設計檢驗

5.12原邊銅損耗

5.13副邊銅損耗

5.14磁損耗

5.15溫升

5.16效率



第6章變壓器的階梯式趨於飽和效應

6.1導論

6.2減小階梯式趨於飽和效應的方法

6.3占空比控制的推挽式變換器中的強制磁通平衡

6.4電流型控制繫統中的階梯式趨向飽和問題

6.5習題



第7章雙倍磁通



第8章開關電源的穩定性和控制環路補償

8.1導論

8.2開關電源不穩定的一些原因

8.3控制環路穩定的方法

8.4穩定性測試方法

8.5測試步驟

8.6瞬態測試分析

8.7伯德圖

8.8閉環電源繫統伯德圖的測量步驟

8.9伯德圖的測量設備

8.10測試技術

8.11開環電源繫統伯德圖的測量步驟

8.12用“差分方法”確定補償特性

8.13不穩定性難以解決的原因

8.14習題



第9章右半平面零點

9.1導論

9.2對右半平面零點動態性的說明

9.3右半平面零點簡要說明

9.4習題



第10章電流型控制的控制方式

10.1導論

10.2電流型控制的控制原理

10.3轉換電流型控制為電壓控制

10.4完全能量傳遞電流型控制反激變換器的性能

10.5在連續電感電流變換器拓撲中電流型控制的優點

10.6斜率補償

10.7電感電流連續模式降壓變換器的電流型控制優點

10.8電流型控制的固有缺點

10.9采用電流型控制的推挽式拓撲的磁通平衡

10.10電流型控制半橋變換器和其他使用隔直電容器的

10.11小結

10.12習題



第11章光電耦合器

11.1導論

11.2光電耦合器接口電路

11.3穩定性和噪聲靈敏度

11.4習題



第12章開關電源用電解電容器的紋波電流額定值

12.1導論

12.2根據公布的數據建立電容器有效值的紋波電流的額定值

12.3在開關型輸出濾波電容器應用中建立紋波電流有效值

12.4推薦的測試過程

12.5習題



第13章無感分流器

13.1導論

13.2分流器

13.3簡單分流器的電阻與電感的比值

13.4測量誤差

13.5低電感分流器結構

13.6習題



第14章電流互感器

14.1導論

14.2電流互感器的類型

14.3磁心尺寸和磁化電流(所有類型)

14.4電流互感器的設計步驟

14.5單向電流互感器設計舉例

14.6第二種類型,推挽應用的交流電流互感器

14.7第三種類型,反激式電流互感器

14.8第四種類型,直流電流變流器(DCCT)

14.9在反激變換器中應用電流互感器



第15章測量用的電流探頭

15.1導論

15.2特殊用途的電流探頭

15.3單向(不連續)電流脈衝測量用電流探頭的設計

15.4選擇磁心尺寸

15.5計算所需要的磁心截面積

15.6檢查磁化電流誤差

15.7電流探頭在直流和交流電流中的應用

15.8高頻交流電流探頭

15.9低頻交流電流探頭

15.10習題



第16章開關電源的散熱管理

16.1導論

16.2高溫對半導體壽命和電源故障率的影響

16.3自然通風散熱器、熱交換器、熱分流器和它們的電氣模擬

16.4熱電路和等效電氣模擬

16.5熱容量Ch(電容C的模擬)

16.6計算結點溫度

16.7計算熱交換器的尺寸

16.8優化熱傳導路徑方法和在什麼地方使用“導熱連接的散熱膏”

16.9對流、輻射或者傳導

16.10熱交換器的效率

16.11輸入功率對熱阻的影響

16.12熱阻和熱交換器的面積

16.13強迫通風冷卻

16.14習題

第四部分補充內容



第1章有源功率因數校正

1.1導論

1.2功率因數校正基礎、誤解和事實

1.3無源功率因數校正

1.4有源功率因數校正

1.5其他調節器拓撲結構

1.6降壓變換器

1.7變換器的組合使用

1.8功率因數控制的集成電路

1.9典型的集成電路控制繫統

1.10實用設計

1.11控制IC的選擇

1.12功率因數控制部分

1.13降壓部分驅動級

1.14器件

附錄1.A用於功率因數校正升壓電路的扼流圈的設計實例



第2章硬開關的優缺點以及全諧振式開關電源

2.1導論

2.2硬開關方法的優缺點

2.3全諧振式開關繫統

2.4電流型並聯諧振式鎮流器

2.5件的設計

2.6結論



第3章準諧振式開關變換器

3.1導論

3.2硬開關方法

3.3全諧振式方法

3.4準諧振式繫統

3.5全橋零電壓換流移相調制10kW準諧振變換器

3.6Q1~Q4橋式電路的驅動時序

3.7功率開關時序

3.8零電壓開關的條件

3.9確定諧振電感(L1e)

3.10變壓器漏感

3.11輸出整流器的緩衝

3.12開關速度和換流周期

3.13原邊和副邊的功率電路

3.14功率波形和功率傳遞的條件

3.15MOSFET的基本驅動原理

3.16調制和控制電路

3.17功率級MOSFET的開關不對稱性

3.18結論

3.19控制IC



第4章全諧振式自激振蕩電流型MOSFET型正弦波變換器

4.1導論

4.2基本MOSFET諧振式逆變器

4.3啟動MOSFET逆變器

4.4改進型柵極驅動電路

4.5其他啟動方法

4.6輔助電源

4.7小結

第5章單一電壓控制的寬範圍正弦波振蕩器

5.1導論

5.2頻率和幅值控制原理

5.3寬範圍正弦波VCO的工作原理

5.4電路性能

電源常用術語

參考文獻