Switching Power Supply Design, 3rd Ed. pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:McGraw-Hill Professional

作者:Abraham Pressman

出品人:

页数:848

译者:

出版时间:2009-03-26

价格:USD 99.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780071482721

丛书系列:

图书标签:

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好的，这是一份针对特定主题的图书简介，旨在详细描述与开关电源设计相关的其他重要方面，同时避免提及您指定的书籍内容。 --- 深入探索现代电力电子学：高效能开关模式电源系统的构建与优化 导言：重新定义电力转换的边界 在当今对能源效率和系统可靠性要求日益严苛的电子工程领域，电力转换技术的进步是推动创新的核心动力。本书旨在提供一个全面、深入的视角，聚焦于开关模式电源（SMPS）系统设计的关键要素、挑战与前沿解决方案。它不仅仅是一本技术手册，更是一份指导工程师和高级技术人员如何构建、分析和优化下一代高频、高密度电力电子系统的实践指南。我们着眼于从基础理论到复杂应用的完整链条，确保读者能够掌握设计鲁棒、高效能电源所需的全部工具和洞察力。 第一部分：基础理论的坚实根基与关键拓扑分析 本书首先建立起理解现代开关电源所需的高级理论框架。我们从电磁兼容性（EMC）和热管理作为设计约束的视角出发，阐述功率半导体器件——特别是新型宽禁带（WBG）材料如SiC和GaN——在高速开关应用中的性能特点及其对系统架构的影响。 1. 核心拓扑的深度剖析： 我们详细分析了多种主流和新兴的开关拓扑结构。这包括对反激式（Flyback）、正激式（Forward）、推挽式（Push-Pull）以及半桥和全桥配置的深入研究。重点在于理解这些拓扑在不同输入电压范围、输出功率需求和负载瞬态条件下的优缺点。我们将运用平均状态模型（Average State Model）和状态空间分析方法，推导出准确的传递函数，为环路设计提供精确的数学基础。 2. 磁性元件的设计与优化： 磁性元件（变压器和电感器）的性能往往是SMPS效率和体积的关键瓶颈。本部分深入探讨了变压器设计中的多物理场耦合问题，包括绕组损耗（趋肤效应和邻近效应）、磁芯选择（铁氧体与非晶态合金）以及优化磁通密度分布的策略。我们提供了一套实用的设计流程，用于最小化高频下的磁芯损耗和绕组损耗，实现更紧凑的磁性集成。 3. 传导与辐射干扰的控制策略： 高频开关操作不可避免地产生噪声。本书系统地介绍了EMI/EMC的发生机制，从共模和差模噪声源的识别到滤波器的精确设计。这包括了输入/输出滤波器的元件选择、布局布线中的关键考量（如“热环”和“冷环”的最小化），以及屏蔽技术的有效应用，确保系统满足严格的国际标准。 第二部分：反馈控制回路的设计与稳定性分析 开关电源的性能在很大程度上取决于其控制回路的设计。本部分专注于如何实现快速、准确且稳定的输出电压调节。 1. 现代控制技术导论： 我们探讨了从传统的峰值电流模式控制（Peak Current Mode Control）到电压模式控制的演进。重点在于平均电流模式控制（Average Current Mode Control）和滞环控制（Hysteresis Control）在处理电流环与电压环耦合问题上的优势。 2. 环路补偿的精细调优： 通过使用波特图分析，我们详细讲解了如何设计Type II、Type III补偿器，以确保系统具有足够的相位裕度和增益裕度。我们将引入先进的瞬态响应分析工具，例如使用状态空间模型来预测负载阶跃变化时输出电压的超调和恢复时间，并提供了一套系统化的调优步骤，以应对不同类型的负载特性（如容性、感性或恒功率负载）。 3. 数字控制的集成与优势： 随着微控制器（MCU）和数字信号处理器（DSP）性能的提升，数字控制已成为高端电源设计的标配。本部分探讨了如何将PWM生成、电压/电流采样、A/D转换与数字补偿算法相结合。我们对比了PID控制在离散时间系统中的实现细节，并介绍了如瞬态预测控制（TPC）等前沿数字控制策略的应用。 第三部分：系统集成与先进应用考量 现代电源系统不再是孤立的模块，而是集成在复杂的系统中，需要考虑更高的功率密度和系统级的功能。 1. 功率密度提升的挑战与解决方案： 实现高功率密度要求散热、封装和元件选择的协同优化。我们将讨论先进的散热技术，包括直接芯片冷却、热沉设计以及热阻抗的精确建模。此外，本书深入探讨了如何利用封装技术（如系统级封装SiP）来优化磁性元件和半导体的热路径。 2. 容错与冗余设计： 对于关键任务应用，电源的可靠性至关重要。我们详细阐述了如何通过并联技术实现电源的冗余（N+1配置），并探讨了负载均衡电路的设计原理。此外，过流保护（OCP）、过压保护（OVP）和欠压锁定（UVLO）等保护机制的设计，需要根据具体拓扑和应用场景进行定制化实现。 3. 瞬态行为与负载建模： 现代处理器和ASIC具有极快的电流变化速率。本书提供了一种先进的负载建模方法，将负载视为一个动态阻抗，并分析其与控制回路的相互作用。这对于设计能快速响应毫秒级电流跳变的高速电源至关重要。 结语：面向未来的设计思维 本书旨在培养读者超越单个元件思维的能力，转而以系统工程的视角来审视开关电源的设计过程。通过掌握这些高级分析技术和实践经验，工程师将能够驾驭下一代电力电子系统的复杂性，构建出更小、更轻、更高效、更可靠的电力转换解决方案。这本书是为那些致力于在能源、计算和通信等领域推动技术前沿的专业人士量身定制的深度资源。

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这本书的装帧设计很讲究，封面那种磨砂质感握在手里相当舒服，一看就知道是那种可以放在书架上镇场面的专业书籍。初翻几页，我就发现它的结构安排得异常清晰，作者似乎对初学者和资深工程师的需求都有深入的考量。比如，它对基础的磁学原理和开关器件特性的阐述，绝不是那种教科书式的干巴巴罗列，而是用了大量的图表和类比，把原本晦涩的概念描绘得栩栩如生，让人一下就能抓住核心。我记得我在学习反激式变换器设计时，经常在计算变压器匝数和漏感处理上卡住，但这本书里关于磁芯饱和曲线的解读，简直是醍醐灌顶，不仅解释了“为什么”，更重要的是给出了在不同工作频率下选择铁氧体材料的具体指导手册。而且，书中对环路补偿部分的讲解也极为细致，它没有满足于标准的Type II/III补偿器模型，而是深入探讨了在实际应用中，比如轻载效率优化和瞬态响应加速这些“野路子”问题时，如何微调零极点来达到最佳平衡。这种从理论到实践的无缝衔接，是我在其他很多电源设计书籍中难以寻觅的宝贵财富。每次翻阅，总能发现一些新的细节，证明作者绝对是实战派出身，而非纯粹的学院派。

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说实话，我花了不短时间才完全消化这本书里关于功率半导体热管理的那几章，但绝对物超所值。现代电源设计，散热问题常常是决定产品寿命和可靠性的关键瓶颈，而很多资料只停留在“选个好散热片”的层面。这本书则完全不同，它像一个老电工在手把手教你“如何摸到热点”。作者对于导通损耗和开关损耗的精确建模，考虑到了MOSFET的栅极驱动阻抗对开关速度的微妙影响，这一点太重要了。我印象最深的是关于SiC器件应用的章节，它不仅列出了SiC MOSFET的优越性，更着重分析了在高频下由衬底材料特性引起的寄生参数变化，以及这如何影响了体二极管的反向恢复特性，这些都是教科书里不会深入讨论的“血泪经验”。书中提供的热阻计算方法，考虑了PCB走线铜厚、过孔数量以及热扩散路径，甚至还给出了一个简化的有限元分析（FEA）预估流程，这对于那些预算有限、无法进行复杂仿真的小团队来说，简直是救命稻草。它让我意识到，热设计远不止于散热片的大小，而是一门关于能量流向的精妙艺术。

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这本书的价值在于它对“系统级思考”的强调，而不是仅仅停留在单个拓扑的分析上。在阅读关于EMI/EMC章节时，我感觉作者仿佛在我的设计台边坐着，用一种非常接地气的方式指出那些最容易被忽略的陷阱。比如，它详细分析了初级侧和次级侧电流环路面积对辐射噪声的影响，并给出了优化PCB布局的关键原则，比如如何设置良好的地平面和如何处理高频电流的返回路径。这不是那种空泛地要求“做好屏蔽”的口号，而是具体到“在哪个位置添加去耦电容”以及“如何布置采样电阻以减小噪声耦合”的实用指南。更让我惊喜的是，书中对共模扼流圈的设计和选型部分，给出了非常实用的图表，帮助读者理解在不同频率下，绕组耦合系数的变化是如何影响共模阻抗的。我根据书中的建议调整了我设计中的一个高频抑制网络，结果示波器上观察到的高频尖峰衰减了近15dB，效果立竿见影。这种能够直接转化为工作台上的具体改进的知识，才是真正有价值的技术宝藏。

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这本书在讲解高级控制技术时，尤其是在处理非线性动态系统方面，展现出一种教科书级别的严谨性与工程实践的灵活性完美结合的特质。例如，在涉及数字控制和电源状态机（State Machine）的设计部分，作者清晰地梳理了从连续时间模型到离散时间模型的转换过程，并详细分析了采样延迟和量化误差对环路稳定性的影响。我发现它对于如何选择合适的ADC和DAC这对数字与模拟交界处的关键元件，提供了非常具体的考量因素，包括信噪比的要求以及对电源输出纹波的敏感性。书中关于无源电流共享和有源电流平衡的并联拓扑分析，也做得极其透彻，它不仅展示了如何通过简单的电阻分流实现负载均流，更进一步探讨了如何设计一个快速响应的电流共享环路来应对器件参数不匹配导致的负载不均，特别是对于高可靠性并机应用场景，这部分内容简直是神来之笔。总而言之，这本书提供了一个从“能用”到“好用”再到“可靠”的全景路线图，是值得反复研读的案头必备手册。

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与其他侧重于纯理论推导的经典电源教材相比，这本书在故障保护和可靠性工程方面的覆盖面是其最大的亮点之一。作者似乎深谙产品生命周期中的“灰暗地带”——即产品在非正常工作条件下的表现。对于过流保护（OCP）的设计，书中不仅仅满足于简单的电流感应电阻和比较器，而是深入对比了峰值电流限制、平均电流限制以及滞环控制（Hysteresis Control）在不同拓扑和负载瞬变情况下的优劣。最让我眼前一亮的是关于“软启动（Soft Start）”机制的探讨，作者详细解析了在LLC谐振变换器中如何设计一个既能平滑启动，又能有效避免启动瞬间大电流冲击的电流斜坡发生器，这在设计大功率、高电压输入的系统时尤为关键。此外，对输入欠压/过压锁定（UVLO/OVLO）阈值的设定，书中也给出了基于统计分布和环境温度漂移的保守设计准则，这些都是需要多年经验才能积累到的“潜规则”。它教会我，一个好的电源设计，必须能优雅地应对所有可能出现的“错误”输入和输出条件。

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比mohan的那本好多了

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