具体描述
本书共收集了在工程实际中应用最多、最广泛的极性翻转式DC/DC变换器集成电路40余种，其中以Texas和Maxim公司的芯片为重点。书中除了介绍它们的电性能参数、管脚引线、外形封装、内部原理方框图和典型应用电路以外，还给出了各种各样的实用电路。在对极性翻转式DC/DC变换器集成电路进行介绍的过程中，针对净化环境、净化电网、节约能源以及满足政府部门对电磁兼容等方面的要求，我们重点突出了低电压、大电流和高转换效率这三个方面的极性翻转式DC/DC变换器集成电路的介绍和应用。
本书既可供电子工程技术人员、电源技术研究和应用技术人员，仪器、仪表和计算机测控技术人员，大专院校师生以及电子技术爱好者参考使用，也可以作为电源产品生产厂家技术开发人员和技术维修人员的参考资料。
好的，这是一份关于“电力电子系统设计与优化”的图书简介，内容旨在涵盖电力电子领域的核心概念、前沿技术与工程实践，但完全不涉及“DC/DC变换器集成电路及应用”这一特定主题。 --- 电力电子系统设计与优化：从理论基础到前沿应用 图书简介 《电力电子系统设计与优化》 旨在为电力电子领域的工程师、研究人员和高年级学生提供一个全面、深入且高度实用的参考框架。本书聚焦于电力电子系统的整体架构设计、关键器件选择、控制策略的实现，以及系统级性能的优化，强调从系统层面理解能量转换的物理过程、热管理挑战和电磁兼容性（EMC）问题。 本书的独特之处在于，它并未局限于某一种特定的变换器拓扑（如DC/DC），而是将视角提升到整个电力电子系统的层面，涵盖了从交流输入到交流输出、从高压到低压、从电能质量控制到电网并网的复杂环节。 --- 第一部分：电力电子系统的基础理论与器件物理 本部分奠定了理解复杂电力电子系统的理论基石，重点关注能量转换的本质规律和实现转换的核心“使能者”——功率半导体器件。 第1章：电力电子学的系统视野与建模方法 本章首先界定了现代电力电子系统的范畴，包括电动汽车驱动、可再生能源并网、高功率密度电源等。重点介绍了平均模型（Average Models）与开关模型（Switching Models） 在不同设计阶段的应用。内容深入探讨了如何构建准确的系统级传递函数（Transfer Functions），并引入了状态空间平均法（State-Space Averaging） 在复杂多环路控制系统设计中的应用。特别强调了系统阻抗分析在评估系统稳定性和动态性能中的核心地位。 第2章：功率半导体器件的选型与热学考量 本章聚焦于决定系统性能和可靠性的关键因素——功率器件。详细分析了MOSFET、IGBT、SiC MOSFET 和 GaN HEMT 等主流器件的工作原理、损耗机制（开关损耗与导通损耗）及其在不同频率和电压等级下的适用性。 热管理作为系统可靠性的生命线，在本章占据重要篇幅。内容覆盖了器件封装的热阻抗、散热器的选择与设计、热沉的优化、以及先进的冷却技术（如液冷和相变材料应用）。通过具体的案例分析，展示了如何通过热仿真来预测结温，并据此确定器件的安全工作区。 第3章：开关电源的拓扑结构与磁性元件设计 虽然不聚焦于某一特定DC/DC拓扑，但本章全面概述了基础AC/DC与DC/AC（逆变）拓扑，如全桥、半桥、中点钳位（NPC）结构，并引入了高效率多电平逆变器（如T型、五电平结构）的设计理念。 磁性元件（电感器与变压器） 的设计被提升到系统优化的高度。内容深入讲解了磁芯材料的损耗特性（频率与温升效应）、绕组的趋肤和邻近效应、漏感控制，以及如何在磁集成化趋势下优化变压器的结构以减小体积和寄生参数。 --- 第二部分：高级控制理论与系统稳定性分析 电力电子系统的核心价值在于其动态控制能力。本部分侧重于构建高性能、高鲁棒性的闭环控制系统。 第4章：经典控制与前馈/反馈架构 本章系统回顾了PID控制器的设计，重点在于如何根据系统的零极点分布进行参数整定（如波德图法、根轨迹法）。在此基础上，引入了前馈控制（Feedforward） 策略，用于快速抑制可测量的扰动（如输入电压波动或负载突变），从而提高系统的瞬态响应速度。 第5章：现代控制技术在电力电子中的应用 面向高动态、多变量耦合的系统（如电能质量校正或电机驱动），本章介绍了先进的控制方法： 1. $mu$ 综合与$H_{infty}$ 控制：用于设计对系统参数不确定性具有高度鲁棒性的控制器，尤其适用于参数漂移较大的物理系统。 2. 预测控制（Model Predictive Control, MPC）：介绍如何利用系统未来状态模型，在有限的控制周期内优化开关决策，特别是在逆变器谐波抑制和电流控制中的应用。 第6章：系统稳定性的深度分析与阻抗匹配 本章是系统可靠性的关键。详细阐述了大信号稳定性和小信号稳定性的区别。核心内容在于控制系统与功率级的阻抗关系： 输入/输出阻抗分析：如何利用输入阻抗与输出阻抗的频率特性（Nyquist图、波德图）来预测闭环系统的振荡风险。 寄生参数的影响：分析PCB走线、封装引线引入的寄生电感和电容如何改变系统的极点位置，导致原本稳定的系统失稳。 --- 第三部分：系统集成、电磁兼容与高可靠性设计 本部分将理论与工程实践相结合，关注产品化的关键挑战。 第7章：系统级电磁兼容性（EMC）设计 电力电子系统作为强干扰源，EMC设计至关重要。本章从辐射（RE/RS）和传导（CE/CS） 两个维度进行系统性分析： 1. 噪声源识别：分析开关动作产生的高频电流环路和dv/dt对噪声的贡献。 2. 滤波器的设计与优化：详细讨论了共模扼流圈、差模滤波器、Y/X电容的选型原则，并强调了布局（Layout） 对EMC性能的主导作用。 3. 屏蔽与接地策略：介绍了分层接地、关键信号布线隔离和金属外壳屏蔽的工程实施细节。 第8章：保护、冗余与故障诊断机制 高功率系统的可靠性要求主动保护和系统冗余。本章涵盖了针对短路、过流、过压和器件失效的保护电路设计（如关断驱动器、光耦隔离、快速熔断器）。 故障诊断（Fault Diagnosis） 部分，探讨了利用模型基方法（Model-Based） 和数据驱动方法实时监测关键参数（如器件温度、电流谐波畸变率）并预测潜在故障的策略。 第9章：面向高密度集成的系统级优化 本章展望了电力电子系统的未来发展趋势，特别是功率密度提升带来的设计权衡： SiC/GaN系统中的驱动电路设计：如何设计能有效驱动宽禁带器件的高速、低延迟、高可靠性栅极驱动器。 并联与模块化设计：当单个器件无法承载功率时，探讨多模块并联的均流技术、同步控制和环路设计。 先进封装技术：介绍2.5D/3D封装、烧结连接（Sintering）等技术如何降低系统级的串联阻抗和热阻，实现极致的功率密度。 --- 读者对象 本书适合电力电子工程师（系统架构师、电路设计师、控制算法工程师）、从事新能源、电动汽车、工业自动化和高可靠性电源领域的专业人士，以及希望深入理解电力电子系统整体设计哲学的研究生和博士生。 《电力电子系统设计与优化》 旨在提供一个跨越具体拓扑限制的、面向工程实践的系统思维框架，帮助读者应对未来复杂电能转换挑战。
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