了得網工業技術_電源電路設計技巧

內容簡介

《電源電路設計技巧》從實際應用出發，在介紹電源電路工作原理的同時，重點講解電源電路的設計方法和技巧。《電源電路設計技巧》涉及目前廣泛使用的穩定電源電路，對電源電路進行實際的設計、制作，並對設計值和實驗結果進行比較，以驗證設計的正確性。

《電源電路設計技巧》可作為從事模擬技術開發及電路設計的技術人員的參考書，也可供工科院校相關專業師生參考閱讀。

作者簡介

馬場清太郎

1971年畢業於東京工業大學電子物理工學繫

1971年至今就職於Maker，從事各種電子電路的設計，經常向《晶體管技術》雜志投稿

主要著作

《OPアンプによる実用回路設計》（CQ出版社）

第1章電源電路設計概要
1.1 電源電路正常運行纔能實現其功能
1.2 制作輸出穩定電壓的電源電路
1.3 使用直流的兩種電源電路
1.4 設計實用電源繫統須知
1.5 進行電源電路設計時有必要考慮負載的性質
1.6 直流穩定電源的發展趨勢
1.7 何謂理想的電源電路
1.8 電源電路的重要特性——效率
1.9 直流穩定電源設計的步是方式的選擇
第2章並聯調節器
2.1 控制器件與負載並聯接入的並聯調節器
2.2 並聯調節器IC的使用方法
2.3 齊納二極管與並聯調節器IC的特性第1章電源電路設計概要
1.1 電源電路正常運行纔能實現其功能
1.2 制作輸出穩定電壓的電源電路
1.3 使用直流的兩種電源電路
1.4 設計實用電源繫統須知
1.5 進行電源電路設計時有必要考慮負載的性質
1.6 直流穩定電源的發展趨勢
1.7 何謂理想的電源電路
1.8 電源電路的重要特性——效率
1.9 直流穩定電源設計的步是方式的選擇
第2章並聯調節器
2.1 控制器件與負載並聯接入的並聯調節器
2.2 並聯調節器IC的使用方法
2.3 齊納二極管與並聯調節器IC的特性
第3章三端調節器
3.1 串聯調節器簡介
3.2 典型的三端調節器
3.3 使用三端調節器IC時的注意事項
附錄三端調節器的散熱設計
第4章 LDO調節器
4.1 輸入輸出的電壓差小,LDO調節器也能運行
4.2 串聯調節器IC的使用方法
附錄輸出晶體管的接地形式
第5章線性調節器穩定運行
5.1 調節器產生振蕩的機理
5.2 調節器IC的振蕩原因
5.3 使調節器IC產生振蕩的實驗
附錄波德圖的畫法
第6章開關調節器的基礎
6.1 開關方式的特征
6.2 基本結構與運行
6.3 損耗的原因與對策
6.4 開關調節器的種類
6.5 制作簡單的開關調節器
第7章降壓型變換器的基本電路
7.1 降壓型變換器的電路
7.2 降壓型變換器的設計步驟
7.3 試制降壓型變換器
7.4 嘗試讓降壓型變換器運行
7.5 降壓型變換器實用化的條件
第8章開關電源的電路形式
8.1 拓撲變換
8.2 電源電路的拓撲變換
8.3 各種電路的電壓轉換比
8.4 各種電路的特征
第9章降壓型變換器的實用電路
9.1 實用電源電路的功能
9.2 制作實用的降壓型變換器
9.3 基於功率MOSFET的實用降壓型變換器
9.4 目前采用的開關器件均是功率MOSFET
9.5 目前常用的降壓型變換器IC的例子
第10章升壓型變換器的實用設計
10.1 升壓型變換器的設計方法
10.2 試制升壓型變換器
10.3 升壓型變換器的改良
第11章升降壓型變換器
11.1 升降壓型變換器的設計
11.2 采用控制方式Ⅰ的升降壓型變換器
11.3 采用控制方式Ⅱ的升降壓型變換器
11.4 升降壓型變換器控制IC
第12章反轉型變換器與新型變換器
12.1 運行原理與特征
12.2 反轉型變換器的設計與實驗
12.3 新型變換器的設計與實驗
12.4 反轉型/升降壓型/新型變換器的實用電路
第13章 DC-DC變換器與效率
13.1 效率的計算方法
13.2 使用同步整流電路
13.3 同步整流電路的實驗
附錄電源各部分損耗的計算方法
第14章高效率DC-DC變換器用IC
14.1 開關頻率為4MHz的同步整流降壓型變換器LT3561
14.2 從0.3V開始運行的同步整流升壓型變換器TPS61200
14.3 效率為96%的同步整流升降壓型變換器TPS63000
14.4 2A連續輸出/寬輸入電壓範圍的同步整流升降壓型變換器LTC3533
第15章 DC-DC變換器穩定運行
15.1 振蕩的原因
15.2 降壓型變換器的負反饋穩定性
15.3 通過仿真來預測穩定性
15.4 閉環增益的測量方法
15.5 通過實驗確認負反饋穩定性
15.6 確保穩定性的另一種方法
15.7 降壓型變換器的高頻開關
15.8 其他形式的DC-DC變換器
第16章 DC-DC變換器的高速控制
16.1 基於電流模式控制的高速化
16.2 電流模式控制的實驗
16.3 實用的電流模式DC-DC變換器
16.4 基於ON/OFF控制的超高速DC-DC變換器
第17章電感器與變壓器
17.1 電學與磁學
17.2 安培定律與法拉第定律
17.3 磁性材料的性質
17.4 渦電流產生的損耗
17.5 求解電感器與變壓器的電感
17.6 求磁通密度
17.7 保存的能量與損耗
17.8 電感器概要
17.9 變壓器概要
附錄什麼是電流互感器
第18章電阻和電容器的基礎知識
18.1 電阻
18.2 電容器
18.3 緩衝電路
18.4 降額
第19章電力半導體的基礎知識
19.1 高速二極管
19.2 雙極型晶體管
19.3 功率MOSFET
19.4 降額
第20章印制電路板的圖案設計
20.1 開關電源的輸出噪聲
20.2 印制電路板設計
參考文獻

在線試讀

第1章
電源電路設計概要
電子設備消耗電能纔能進行必要的工作。電源電路位於電子設備內部，可
將商用交流電或電池等輸入的電能轉換為電子電路需要的電能，以供電子設備
使用。一言以蔽之，電源電路就是能量轉換電路。
直流穩定電源的能量轉換有兩種電路方式，即把多餘的能量變為熱量的線
性調節器和改變能量的形態但不散發熱量的開關調節器。線性調節器幾乎不
產生噪聲，開關調節器在以開關方式轉換能量時可能會產生較大的噪聲。
本章對根據負載特性選擇電源電路的方法及電源電路的發展趨勢進行簡
要介紹。
1.1電源電路正常運行纔能實現其功能
以信號為中心繪制的電子設備功能框圖如圖 1.1（a）所示，將其以電源為
中心重新繪制則成為圖1.1（b）所示的形式。
從功能角度看一個電子電路時，常常會忽略電源電路部分，不過前提是電
源電路正常運行。在排除故障時，常常對電源電路運行正常深信不疑，可是實
際情況是電路狀態不正常的原因往往在於電源，因而在查明故障原因時浪費了
不少時間，大概誰都有過這種經歷吧。信號如同“神經繫統”，電源如同“血液循
環”，應該先確保電源能夠實現正常的供給，然後再檢查信號的傳送，希望讀者
養成這樣的習慣。第1章

電源電路設計概要

電子設備消耗電能纔能進行必要的工作。電源電路位於電子設備內部，可

將商用交流電或電池等輸入的電能轉換為電子電路需要的電能，以供電子設備

使用。一言以蔽之，電源電路就是能量轉換電路。

直流穩定電源的能量轉換有兩種電路方式，即把多餘的能量變為熱量的線

性調節器和改變能量的形態但不散發熱量的開關調節器。線性調節器幾乎不

產生噪聲，開關調節器在以開關方式轉換能量時可能會產生較大的噪聲。

本章對根據負載特性選擇電源電路的方法及電源電路的發展趨勢進行簡

要介紹。

1.1電源電路正常運行纔能實現其功能

以信號為中心繪制的電子設備功能框圖如圖 1.1（a）所示，將其以電源為

中心重新繪制則成為圖1.1（b）所示的形式。

從功能角度看一個電子電路時，常常會忽略電源電路部分，不過前提是電

源電路正常運行。在排除故障時，常常對電源電路運行正常深信不疑，可是實

際情況是電路狀態不正常的原因往往在於電源，因而在查明故障原因時浪費了

不少時間，大概誰都有過這種經歷吧。信號如同“神經繫統”，電源如同“血液循

環”，應該先確保電源能夠實現正常的供給，然後再檢查信號的傳送，希望讀者

養成這樣的習慣。

1.2制作輸出穩定電壓的電源電路

1. 以往的電源電路中不穩定的居多

電子管時代的電源電路，除了部分精密測量儀器外，都不使用穩定電源。

圖1?1［20］

電子設備的功能框圖和電源電路框圖

（對於目前的電子設備，功能框圖中所需的電源電壓有多種，

對電源的上升/下降標準有規定（稱為時序）的情況也在增加）

普遍情況是把變壓器直接接到商用交流電源上，隻經過絕緣/變壓，再對變壓器

二次側的交流電壓進行整流/濾波，得到不穩定的直流電源。

2. 現在一般使用輸出恆定電壓的穩定電源

有源器件取代了電子管器件並開始廣泛應用後，雖然在耐壓上不如電子管

有裕量，但穩定電源的使用變得多了起來。

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