单管变换器及其应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业

作者:陈永真

出品人:

页数:199

译者:

出版时间:2006-4

价格:23.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787111182016

丛书系列:

图书标签:

• 晨永真
• 单管变换器
• DC-DC变换器
• 电力电子
• 开关电源
• 电路设计
• 控制系统
• 新能源
• 电子工程
• 优化设计
• 应用电路

《单管变换器及其应用》 这是一本深入探讨单管变换器原理、设计与实际应用的专业技术书籍。全书围绕这一核心主题，从基础理论到前沿技术，层层深入，旨在为读者构建一个全面而透彻的理解框架。 第一部分：单管变换器基础理论 本部分将详尽阐述单管变换器在电力电子领域中的基础地位。我们将从最基本的DC-DC变换器原理讲起，重点剖析单管拓扑结构（如Boost、Buck、Buck-Boost等）的运作机制。通过对开关器件（如MOSFET、IGBT）的导通与关断过程的详细分析，结合电感、电容等储能元件的动态特性，清晰地展现能量的传递和转换过程。数学模型将是本部分的核心，我们将引入小信号模型，推导变换器的传递函数，为后续的控制策略设计奠定坚实的基础。读者将在这里学习到如何理解和分析不同工作模式下的电压、电流关系，以及变换器效率和功率密度的基本影响因素。 第二部分：单管变换器核心技术 进入第二部分，我们将聚焦于单管变换器设计的关键技术。这包括对各种拓扑结构（如正激、反激、推挽、半桥、全桥等）的深入研究，对比它们的优缺点，以及在不同应用场景下的适用性。特别地，对于许多现代电力电子系统中扮演重要角色的高频化和小型化趋势，我们将重点探讨如何通过优化元器件选择（例如采用SiC、GaN等宽禁带半导体器件），以及改进磁性元件设计（如采用先进的磁芯材料和结构），来提高变换器的效率和功率密度。此外，EMI（电磁干扰）的抑制也是本领域的重要课题，本书将详细介绍滤波器设计、布局优化等减少EMI产生和传播的有效方法。 第三部分：单管变换器控制策略 控制是决定变换器性能的关键。本部分将系统介绍各种先进的控制技术。从经典的电压模式控制、电流模式控制出发，我们将深入探讨其原理、优缺点以及在实际应用中的实现方式。在此基础上，本书将详细阐述PI控制器的设计与整定，以及如何通过补偿网络来保证系统的稳定性和动态响应。同时，面向更复杂和高性能的应用需求，本书还将介绍数字控制技术，如基于微控制器（MCU）或DSP的PWM（脉冲宽度调制）生成、反馈环路的数字实现，以及先进的控制算法，如模型预测控制（MPC）、滑模变结构控制（SMC）等，这些方法能够显著提升变换器的鲁棒性和动态性能。 第四部分：单管变换器保护与安全 任何电力电子设备的设计都离不开对保护和安全的考量。本部分将深入探讨单管变换器的各种保护机制，包括过压保护、欠压保护、过流保护、过温保护等。我们将分析不同保护策略的原理，以及如何通过硬件和软件相结合的方式来实现。此外，绝缘设计、器件选型中的可靠性考虑、以及符合相关安全标准的布局和布线等，都将得到详细的阐述。安全可靠的运行是系统长期稳定工作的基石，本部分的内容将帮助读者构建稳健而安全的电力电子系统。 第五部分：单管变换器典型应用 理论的深度最终要落脚于实际的应用。本部分将通过大量的工程实例，展示单管变换器在各个领域的广泛应用。我们将深入剖析以下几个关键应用方向： 开关电源（SMPS）: 从消费电子产品中的适配器，到工业级电源，再到服务器和通信设备中的高可靠性电源，单管变换器是其核心。我们将分析不同功率等级和性能要求的SMPS的设计思路和关键技术。 LED照明驱动: 高效、可靠的LED驱动是现代照明的关键。本书将介绍如何设计具有恒流、调光功能的单管LED驱动电路，并探讨其在室内、室外照明以及显示屏等领域的应用。 电池充电器: 无论是电动汽车充电桩，还是便携式设备的电池充电器，单管变换器都扮演着重要角色。我们将探讨不同类型的电池（如锂离子电池、铅酸电池）的充电算法，以及如何设计高效、安全的充电控制系统。 无刷直流电机驱动（BLDC Motor Drivers）: 在机器人、无人机、电动工具等领域，BLDC电机因其高效率和长寿命而备受青睐。本书将介绍如何利用单管变换器实现BLDC电机的驱动和速度控制。 太阳能光伏逆变器: 在可再生能源领域，将直流电能转换为交流电能是关键环节。本书将介绍单管拓扑在小型光伏系统中的应用，以及如何实现最大功率点跟踪（MPPT）等功能。 其他新兴应用: 随着技术的发展，单管变换器还在不断拓展其应用边界，例如在电力线通信（PLC）、无线充电、能量收集等领域，本书也将对这些新兴方向进行探讨。 总结 《单管变换器及其应用》是一本内容详实、结构清晰、理论与实践相结合的专业书籍。它不仅适合电力电子、电子工程等相关专业的学生和研究人员，也能够为工程师提供宝贵的工程参考和技术指导。通过阅读本书，读者将能够深刻理解单管变换器的设计精髓，掌握解决实际工程问题的能力，并在快速发展的电力电子领域取得新的突破。

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这本书的结构安排非常合理，我特别欣赏它在理论分析和实际工程应用之间的平衡把握。很多教科书在理论上完美无瑕，但在实际电路中却总会遇到各种意想不到的寄生参数和噪声问题。这本书则有效地弥补了这一空白。在讨论了如LLC谐振变换器这类复杂结构时，作者并没有回避EMI（电磁干扰）和热管理这些“老大难”问题。书中专门辟出一个章节详细阐述了PCB布局对高频开关噪声的影响，并给出了多套降低辐射发射的具体布局建议，如地平面分割和滤波器的选型标准。这表明作者具备从器件级到系统级的完整视野。对我而言，这部分内容极大地拓宽了我对电源可靠性设计的认知，让我明白一个“好”的变换器设计，远超出了满足特定输入输出电压指标的要求。它需要综合考虑散热、电磁兼容性和长期运行的稳定性，这本书确实在这方面提供了宝贵的实战经验。

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这本《单管变换器及其应用》读下来，感觉作者在电力电子这个领域真是下了真功夫。书中对各种单管变换拓扑的分析深入且细致，从基本的Buck、Boost到更复杂的SEPIC、Cuk，每一个电路的运行原理都被剖析得淋漓尽致。尤其让我印象深刻的是，作者并没有停留在理论公式的推导上，而是结合了大量的实际应用案例和实验数据。比如，在讨论续流二极管的选择时，书中不仅给出了理论上的考量，还对比了不同类型二极管在开关损耗和正向压降上的实际差异，这对于我们工程设计人员来说，是非常宝贵的经验。另外，书中对于控制策略的介绍也相当到位，比如如何用PWM实现高精度的电压或电流环控制，以及在不同负载条件下的稳定性分析，都写得条理清晰。看得出来，作者对变换器设计中常见的陷阱和难点都有深刻的理解和应对之策。对于想系统学习开关电源设计，尤其是对单管拓扑有深入研究需求的读者，这本书绝对算是一本硬核的参考资料，值得反复研读和查阅。

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我必须承认，这本书的深度是令人敬佩的，但同时，对于那些期望快速入门的读者来说，可能需要一些耐心。它不是一本快餐式的指南，而更像是一本需要细嚼慢咽的工具书。书中对器件参数的敏感性分析部分，尤其值得称赞。作者没有简单地将开关管或MOSFET视为理想开关，而是深入探讨了米勒电容、开关速度对整个系统的瞬态响应和效率曲线的影响。我曾在自己的项目中遇到过一个难以解决的输出振荡问题，尝试了多种PID参数调整都无效，后来翻阅此书，书中关于高频开关节点布局引起的耦合振荡的描述，让我茅塞顿开，立即找到了问题的根源——那是一个被忽视的环路面积过大导致的耦合效应。这种能解决真实世界难题的洞察力，是大量理论书籍所不具备的，它让这本书的价值远超其定价。

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从排版和图表的清晰度来看，出版方也投入了相当的精力。在讲解复杂波形和电路结构时，插图的选择和标注都非常精准，极大地减少了读者理解过程中的认知负荷。特别是那些多维度的性能对比图表，如效率随负载变化曲线、输入电压范围内的输出精度保持图，它们直观地展示了不同设计决策带来的实际后果。这种高质量的视觉辅助，对于理解高速开关模式下的瞬态行为至关重要。如果说有什么可以改进的地方，或许是在新兴的宽禁带半导体（如GaN和SiC）在单管结构中的最新应用案例上，可以再增加一些前沿的探讨。不过，鉴于当前技术更新的速度，本书对现有主流技术的扎实梳理，已经为未来技术的融合打下了坚实的基础。总而言之，这是一部在理论深度、工程实践与教学质量上都达到高水准的专业著作。

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初次翻阅这本书时，我其实有些担心内容会过于艰深晦涩，毕竟“变换器”这个主题本身就带有一些理论的门槛。然而，作者的叙事方式非常巧妙，采用了一种循序渐进的教学法。开篇部分虽然涉及了基础的电磁学和半导体器件知识，但讲解得非常直观，就像一位经验丰富的前辈在手把手教你搭建第一个电路。随着章节深入到各种新型单管拓扑的优化设计，我发现书中对“为什么”的解释比“是什么”更重要。比如，当介绍到如何通过调整变压器匝数比来改善输出纹波时，作者清晰地勾勒出了设计目标与电路结构之间的内在联系。这种注重底层逻辑和设计思想的传达方式，极大地提升了我的理解深度，而不是仅仅停留在记忆公式的层面。对于正在进行毕业设计或者初入电力电子行业的新手来说，这本书提供的不仅仅是技术手册，更是一种解决实际问题的思维框架，非常实用。

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