Demystifying Switching Power Supplies

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出版者:Butterworth-Heinemann
作者:Raymond A. Mack
出品人:
页数:344
译者:
出版时间:2005-4
价格:429.00元
装帧:Pap
isbn号码:9780750674454
丛书系列:
图书标签:
  • 电源
  • 开关电源
  • 电力电子
  • 电路设计
  • 电子工程
  • SMPS
  • 电源管理
  • 技术指南
  • 原理分析
  • 调试
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具体描述

This book is a crash course in the fundamental theory, concepts, and terminology of switching power supplies. It is designed to quickly prepare engineers to make key decisions about power supplies for their projects.

Intended for readers who need to quickly understand the key points of switching power supplies, this book covers the 20% of the topic that engineers use, 80% of the time.

Unlike existing switching power supply books that deal strictly with design issues, this book also recognizes the growing importance of "off-the-shelf" commercial switching power supplies, giving readers the background necessary to select the right commercial supply.

This book covers the core essentials of power supply theory and design while keeping mathematics to the absolute minimum necessary. Special attention is given to the selection of appropriate components, such as inductors and transformers, to ensure safe and reliable operation. Engineers, whose main design responsibilities are in other areas, will better understand the strengths and weaknesses of switching power supplies and whether such supplies are appropriate for their projects. They will be able to give more meaningful design requirements and specifications to those who design switching power supplies.

* Discusses both AC line supplies and DC-DC inverters.

* Covers the main switching power supply designs, including flyback, forward conversion, bridge, buch, boost, and boost/buck topologies.

* Design examples include a 220 volt offline switching power supply and a 110 volt uninterruptible supply.

好的,这是一本名为《深入理解嵌入式系统设计》的图书简介,内容详实,聚焦于现代嵌入式系统的关键技术与实践。 --- 《深入理解嵌入式系统设计》 内容概要: 在当今数字化时代,嵌入式系统已渗透到我们生活的方方面面,从智能家居到工业控制,再到尖端的航空航天领域。本书旨在为读者提供一个全面、深入且实践导向的指南,系统性地阐述现代嵌入式系统设计、开发与优化的核心原理与方法。全书结构严谨,内容覆盖硬件基础、实时操作系统、软件架构、通信协议以及性能调试等多个关键层面,旨在培养读者构建高性能、高可靠性嵌入式解决方案的能力。 第一部分:嵌入式系统基础与硬件架构 本部分首先为读者奠定坚实的理论基础。我们将从最基础的微处理器(MPU)和微控制器(MCU)的架构差异入手,深入探讨冯·诺依曼与哈佛结构在嵌入式环境下的应用与权衡。重点章节将详细解析现代SoC(System-on-Chip)的内部结构,包括CPU核(如ARM Cortex系列)、片上存储器(SRAM、Flash、EEPROM)、中断控制器(NVIC/GIC)的工作原理,以及总线结构(如AMBA AXI/AHB)如何影响系统的数据吞吐量和延迟。 此外,硬件接口设计是嵌入式系统的生命线。我们将详述关键的外设接口,如GPIO、定时器/PWM、ADC/DAC的精确配置与应用技巧。对于需要高速数据传输的应用,SPI、I2C、UART等同步/异步串行通信协议的底层实现机制和噪声抑制方法将进行深入剖析。我们还会探讨存储器映射、内存保护单元(MPU/MMU)在保障系统安全性和资源隔离中的作用。 第二部分:实时操作系统(RTOS)的原理与实践 现代复杂嵌入式系统大多依赖实时操作系统来管理资源和调度任务。本部分将深度剖析RTOS的核心概念,包括任务管理、上下文切换的机制、调度算法(如固定优先级、轮转、截止时间)的优劣。 关键在于理解实时性。我们将详细探讨同步与互斥机制,如信号量、互斥锁、消息队列和事件标志。书中会通过实际案例分析常见的并发问题,例如优先级反转、死锁和竞态条件,并提供标准且高效的解决方案。此外,内存管理在RTOS中尤为关键,我们将比较静态内存池、动态内存分配器的实现细节,以及如何避免内存碎片化对实时性能的影响。 第三部分:驱动程序与底层软件开发 驱动程序是连接硬件与上层应用的桥梁。本部分聚焦于如何编写健壮、高效的设备驱动。我们将以Linux内核环境下的驱动开发(LKD)为例,详细讲解字符设备、块设备和网络设备驱动的基本框架。 学习内容包括设备树(Device Tree)的编写与解析,它如何将硬件拓扑信息传递给内核。中断处理是驱动程序的核心,我们将区分顶层(Top Half)和底层(Bottom Half,如Tasklets、Workqueues、Softirqs)的处理流程,确保中断响应的实时性与可预测性。对于涉及DMA(直接内存访问)的驱动,本书将详细解释一致性缓存(Coherent Cache)问题和DMA缓冲区管理策略,以最大化数据传输效率并避免数据不一致。 第四部分:嵌入式网络与通信协议栈 随着物联网(IoT)的兴起,嵌入式系统的联网能力成为设计的重中之重。本部分将从物理层开始,系统性地介绍主流的嵌入式通信技术。 对于有线通信,我们将深入TCP/IP协议栈在嵌入式环境下的裁剪与优化,包括LwIP等轻量级协议栈的配置与性能调优。对于无线连接,我们将解析Wi-Fi、蓝牙(BLE)和蜂窝网络(如LoRaWAN, NB-IoT)的接入流程、安全机制和功耗管理策略。尤其会关注数据安全,包括TLS/SSL的嵌入式实现以及密钥管理方案。 第五部分:系统调试、性能优化与可靠性设计 一个设计良好的系统必须是可测试、可调试和高可靠的。本部分转向工程实践的高级主题。 调试技术方面,我们将探讨使用JTAG/SWD接口进行硬件级调试,以及GDB服务器配合GDB客户端进行断点设置、内存查看和寄存器分析的完整流程。对于难以复现的偶发性问题,我们将介绍环形缓冲区、内存日志和系统级跟踪工具(如Ftrace)的应用。 性能优化是嵌入式设计的核心挑战。我们将教授如何使用性能分析工具(如Profiling)来识别CPU热点和I/O瓶颈。章节内容将覆盖代码级的优化(如位操作、缓存友好的数据结构设计)和系统级的优化(如任务优先级调整、中断延迟最小化、功耗敏感型设计)。 最后,可靠性与故障恢复机制是工业级应用不可或缺的。我们将探讨看门狗定时器(WDT)的正确配置、电源管理(PMIC)的应用,以及不确定性事件(如上电复位、电源跌落)下的系统初始化流程设计,确保系统在长期运行中保持稳定。 本书特色: 本书不仅停留在理论讲解,更强调动手实践。每个核心章节均配有基于主流平台(如基于ARM Cortex-M或Cortex-A的开发板)的详细代码示例和实验指导,使读者能够即时验证所学知识。通过对设计权衡的深入分析,本书旨在帮助工程师们超越简单的“能跑”阶段,迈向设计出真正高效、稳定且具有商业竞争力的嵌入式产品。 目标读者: 本书适合具备C/C++编程基础的电子工程、计算机科学专业学生、初中级嵌入式软件工程师,以及希望系统性提升嵌入式系统设计技能的硬件工程师。

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