交換式電源供給器之理論與實務設計 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:全華

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价格:NT$ 340

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isbn号码:9789572106570

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• 交換式電源
• 電源供應器
• SMPS
• 電力電子
• 電路設計
• 理論分析
• 實務設計
• 開關電源
• 電子工程
• 電源管理

《高效能功率轉換：原理、架構與現代應用》 本書深入剖析現代電力電子學的基石——交換式電源供給器（SMPS），提供從基礎理論到前沿應用的全方位解析。本書旨在為讀者建立扎實的理論基礎，並引導其掌握實際設計與優化的關鍵技能。 第一部分：基礎理論與元件特性 本部分首先介紹了直流（DC）與交流（AC）電源的基本概念，以及將兩者相互轉換的必要性。接著，將逐步引導讀者理解各種關鍵的被動元件，包括電阻（R）、電感（L）和電容（C）的特性，以及它們在儲能與濾波電路中的作用。 隨後，重點將聚焦於主動功率元件，包括二極體（Diode）、雙極性接面電晶體（BJT）、金屬氧化物半導體場效電晶體（MOSFET）和絕緣柵雙極電晶體（IGBT）的結構、工作原理、特性曲線以及選擇標準。特別強調了不同元件在不同應用場景下的適用性與取捨。 第二部分：核心轉換器拓撲與操作原理 本書將詳細闡述數種最常見且重要的交換式電源轉換器拓撲，包括： 降壓轉換器（Buck Converter）： 深入探討其升降壓原理，分析連續導通模式（CCM）和斷續導通模式（DCM）下的工作特性，並闡述其在穩壓輸出中的應用。 升壓轉換器（Boost Converter）： 詳解其如何將輸入電壓提升至輸出電壓，分析其工作週期（Duty Cycle）的影響，以及在需要更高電壓輸出的場景中的優勢。 升降壓轉換器（Buck-Boost Converter）： 介紹其能夠輸出反向電壓的獨特能力，分析其正負極性轉換的原理，並討論其在需要顛倒極性輸出時的應用。 Cuk 轉換器、SEPIC 轉換器與反激轉換器（Flyback Converter）： 對這些在特定應用中具有獨特優勢的轉換器進行深入解析，包括其隔離與非隔離的設計考量，以及在多輸出、高電壓轉換等場景下的應用。 在每一種拓撲的介紹中，都將輔以詳細的電路圖、時序圖、電壓/電流波形圖，以及數學模型，幫助讀者直觀理解其能量傳遞過程與工作機理。 第三部分：控制策略與電路設計 穩定的輸出電壓是交換式電源供給器的核心要求，本部分將深入探討各種控制策略： 脈衝寬度調變（PWM）： 詳細介紹 PWM 技術在控制轉換器輸出電壓中的核心地位，闡述其實現方式，並分析不同 PWM 調變技術（如電壓模式控制、電流模式控制）的優劣。 電壓模式控制（Voltage Mode Control）： 介紹其基本的反饋機制，分析其閉迴路響應，並探討其對負載變化的敏感度。 電流模式控制（Current Mode Control）： 詳解其如何通過檢測電感電流來實現更快速的響應和更好的線路調整率，並探討其穩定性問題與解決方案。 頻率調變（PFM）與混合模式控制（Hybrid Mode Control）： 介紹這些在輕載或負載變化範圍較大的應用中節能的優勢。 此外，本部分還將涵蓋反饋環路設計，包括補償網路的設計原則，如何保證系統的穩定性，以及提高動態響應速度的技巧。 第四部分：關鍵元件選擇與設計考量 成功的交換式電源設計不僅依賴於理論，更關鍵在於對關鍵元件的正確選擇與運用。本部分將深入探討： 功率電感器（Inductor）的選擇： 討論電感值的確定、飽和電流的考量、直流電阻（DCR）對效率的影響，以及不同的磁芯材料與結構。 功率電容器（Capacitor）的選擇： 闡述輸出電容器對紋波電壓、瞬態響應的重要性，討論電容器的等效串聯電阻（ESR）、等效串聯電感（ESL）以及選擇陶瓷電容、電解電容、固態電容的考量。 濾波器設計： 介紹輸入與輸出濾波器的作用，如何設計 LC 濾波器以降低 EMI 輻射和紋波，以及不同濾波器配置的優缺點。 散熱設計： 強調功率元件的散熱是穩定可靠運行的關鍵，介紹散熱片、風扇等散熱方式，以及熱阻的計算與考量。 電磁兼容性（EMC）與 EMI 抑制： 深入探討交換式電源中的電磁干擾來源，介紹 EMI 的傳導和輻射途徑，並提供有效的 EMI 抑制技術，如濾波、屏蔽、接地和 PCB 佈局優化。 第五部分：先進主題與現代應用 為了跟上電力電子技術的發展步伐，本書還將觸及一些先進的主題和現代應用： 功率因數校正（PFC）： 介紹主動式和被動式 PFC 的原理，以及其在提高電源效率和減輕電網負載方面的作用。 隔離技術： 詳解變壓器在實現電氣隔離中的關鍵作用，討論不同隔離拓撲（如正激、反激、半橋、全橋）的設計與應用，以及隔離變壓器的設計考量。 高頻開關技術： 探討在高頻下操作交換式電源的優勢（如元件體積減小）與挑戰（如開關損耗增加），以及 GaN、SiC 等新型寬能隙半導體元件的應用。 電源管理與監控： 介紹電源系統中的保護機制，如過電壓保護（OVP）、過電流保護（OCP）、過溫保護（OTP），以及遠端遙控、序列啟動等進階功能。 實際應用案例分析： 透過詳細的設計案例，將理論知識應用於實際問題解決，涵蓋筆記型電腦電源、伺服器電源、LED 照明驅動、電動車充電器等不同應用領域的設計挑戰與解決方案。 目標讀者 本書適合電子工程、電力電子、電機工程等領域的學生、研究人員，以及從事電源設計、產品開發的工程師。透過學習本書，讀者將能夠系統性地掌握交換式電源供給器的設計精髓，並有能力開發出高效、穩定、可靠的電源解決方案。

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这本书的封面设计挺朴实的，黑白色调为主，给人一种专业、严谨的感觉。初翻开目录，我对作者在结构上的安排印象深刻。它似乎是从基础的电磁理论出发，逐步深入到实际电路的设计和应用，逻辑性很强。我尤其注意到它涵盖了从线性稳压到开关电源的演变过程，这对初学者来说非常友好，能帮助他们建立起一个完整的知识框架。书中对各种拓扑结构的介绍详略得当，不像有些教材那样堆砌公式，而是侧重于解释其工作原理和适用场景。比如，在介绍反激式转换器时，它不仅画出了标准的电路图，还配有详细的波形分析，这对于理解开关管的开关特性至关重要。我感觉作者在编写时是站在一个实践者的角度，非常注重理论与实践的结合，这一点在后续章节中体现得尤为明显。

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这本书的行文风格非常务实，没有过多华丽的辞藻，直奔主题。读起来像一位经验丰富的老工程师在手把手地教你如何解决实际问题。我特别欣赏它在元件选型和布局布线上的细致讨论。在电源设计中，散热和EMI（电磁干扰）往往是决定成败的关键，这本书对此有专门的章节进行深入剖析。它不仅仅告诉你“要用大的电感”，而是会解释为什么在这个特定的电流纹波要求下，需要选择特定尺寸和磁芯材料的电感。关于保护电路的设计部分也极其详尽，包括过流、过压和欠压锁定（UVLO）的实现细节，这在很多理论书籍中都是一笔带过的内容。通过阅读这些章节，我感觉自己对“做出一款稳定可靠的电源”有了更清晰的认知，不再仅仅停留在仿真层面，而是开始思考实际制造中的各种限制和挑战。

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对于想要深入研究开关电源控制环路的读者来说，这本书提供了极大的帮助。它并没有停留在传统的PID控制层面，而是引入了现代控制理论在电源设计中的应用。其中关于环路补偿的章节，通过对系统传递函数的分析，清晰地展示了如何通过Type II或Type III补偿器来优化瞬态响应和相位裕度。作者巧妙地将复杂的数学推导与实际的元器件参数联系起来，使得这些高深的理论变得触手可及。我记得其中一个例子，是关于如何利用软件工具辅助计算补偿元件的数值，这极大地提升了设计的效率和准确性。对于那些希望将电源设计推向更高性能水平的工程师而言，这部分内容无疑是宝贵的财富，远超一般入门教材的范畴。

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总的来说，这本书的深度和广度都达到了一个很高的水准，它成功地架设了一座从基础物理到复杂工程实践之间的桥梁。它不是那种读完一遍就能全部掌握的速成指南，更像是一本值得放在案头，在项目进行中随时翻阅的参考手册。我发现自己常常在遇到新的设计难题时，翻到书中的某个特定章节，总能找到相关的设计思路或经验总结。无论是对于需要设计新一代高频小尺寸电源的研发人员，还是对于希望系统性提升自己电源知识体系的在校学生，这本书都提供了一个非常全面且深入的学习路径。它成功地将“理论的严谨性”和“工程的实用性”完美地融合在了一起，是一本不可多得的优秀技术专著。

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这本书的图表质量非常高，这是我阅读体验中一个重要的加分项。很多关键的概念，比如磁芯的饱和特性、MOSFET的导通损耗曲线，都通过清晰、高分辨率的图形展现出来。尤其值得称赞的是，书中对于仿真结果和实测波形的对比分析。作者似乎特意选取了一些具有代表性的“非理想”情况进行演示，比如在重负载突变或输入电压波动时的波形表现，这远比教科书上那些完美的正弦波或方波要有教育意义得多。通过对比，读者可以清晰地分辨出哪些是模型误差，哪些是真实电路的物理限制，这对于培养批判性思维和解决实际问题的能力至关重要。这种严谨的对比，体现了作者深厚的实践功底。

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