《開關穩壓電源的設計和應用》是《電力電子新技術系列圖書》中的一冊，主要介紹開關穩壓電源的基本原理、設計方法及應用。《開關穩壓電源的設計和應用》共分11章。第1章介紹了開關電源技術的一些基本概念及發展史和發展趨勢。第2、3章分別介紹在開關電源中常用的電力電子變換電路的拓撲及工作原理。第4章介紹了PWM變換器的數學模型。第5、6章分別介紹開關電源中常用的電力電子器件和變壓器、電感、電容器等元器件。第7、8章介紹開關電源中主電路及控制系統的設計方法。第9章介紹開關電源中常用的功率因數校正技術的基本原理。第10章介紹了開關電源的電磁兼容問題。第11章為開關電源的應用，介紹了兩種小功率開關電源和兩種大功率開關電源的設計過程。
《開關穩壓電源的設計和應用》可供從事開關電源開發、設計和生產的工程技術人員閱讀，也可為高校電力電子技術、電氣自動化技術等專業師生提供參考。
本書是《電力電子新技術系列圖書》中的一冊，主要介紹開關穩壓電源的基本原理、設計方法及應用。
開關穩壓電源是在電子、通信、電氣、能源、航空航天、軍事以及家電等領域應用非常廣泛的一種電力電子裝置，以其內部的電力電子器件工作于高頻開關狀態而得名，其輸出電壓被控制為恒定或可調值，是目前電源的主要類型。通過改變其控制方式也可實現穩流輸出。這兩類電源通常簡稱為開關電源，它具有電能轉換效率高、體積小、重量輕、控制精度高和快速性好等多方面的優點，在小功率范圍內基本取代了線性調整電源，并迅速向中大功率范圍推進，在很大程度上取代了晶閘管相控整流電源。可以說，開關電源技術是目前中小功率直流電能變換裝置的主流技術。
根據應用領域和功率等級的不同，開關電源的電路結構種類繁多，控制方法靈活多樣，新器件、新拓撲不斷推出。在其工程設計中包括主電路、控制電路、傳熱、結構、電磁兼容等多方面的內容，因此開關電源的拓撲選型及設計工作較為繁瑣，難度大。國內目前仍然以工程經驗和仿制為主進行設計，其缺點是缺少深入的理論基礎，不能根據具體的應用實現最合理的設計，往往造成設計裕量過大或不足，設計過程中對產品工作狀況和實際性能的預見性較差，經常出現樣機試制不成功而反復修改設計的情況，造成時間和經費的浪費。
究其原因，設計工作不是設計實例的簡單模仿和設計資料的拼湊，而是在理解基本原理基礎之上的再創造，因此應該在深入理解開關電源的電路、控制等問題的基本原理的基礎之上，在設計原則的指導下，利用設計公式并遵循一定的設計方法進行設計。本書正是按照這一思路安排內容，并試圖引導讀者遵循這一步驟進行設計。希望能夠藉此提高開關電源設計工作的正確性、合理性和規范性，提高設計的水平和質量，從而最終提高產品的質量，并且解決仿制帶來的知識產權問題。
第1章 緒論1
1.1 關于開關穩壓電源1
1.2 開關電源的發展史2
1.3 開關電源的應用7
1.4 本書的基本結構8
參考文獻9
第2章 PWM開關電路拓撲10
2.1 開關電源中申力電子電路的分類10
2.2 非隔離型DC?DC變換電路11
2.2.1 降壓（Buck）型電路12
2.2.2 升壓（Boost）型電路17
2.2.3 升降壓（Buck?Boost）型電路22
2.2.4 丘克（Cuk）型電路25
2.2.5 Sepic型電路27
2.2.6 Zeta型電路28
2.3 隔離型電路30
2.3.1 正激型電路30
2.3.2 反激型電路34
2.3.3 半橋電路36
2.3.4 全橋型電路40
2.3.5 推挽型電路43
2.4 整流電路47
2.4.1 全橋整流電路47
2.4.2 全波整流電路48
2.4.3 倍流整流電路48
2.4.4 同步整流技術51
2.5 回饋型電路53
2.5.1 非隔離回饋型電路53
2.5.2 隔離回饋型電路55
2.6 小結56
參考文獻56
第3章 軟開關技術57
3.1 軟開關的基本概念57
3.1.1 硬開關與軟開關57
3.1.2 零電壓開關與零電流開關59
3.2 軟開關電路的分類59
3.2.1 準諧振電路59
3.2.2 零電壓開關PWM電路和零電流開關PWM電路60
3.2.3 零電壓轉換PWM電路和零電流轉換PWM電路61
3.3 典型的軟開關電路61
3.3.1 零電壓準諧振電路61
3.3.2 移相全橋型零電壓開關PWM電路64
3.3.3 有源箝位正激型電路68
3.3.4 零電壓轉換PWM電路71
3.3.5 不對稱半橋型電路72
3.3.6 軟開關PWM三電平直流變換器73
3.4 諧振變換電路的原理及分類75
3.5 典型的諧振變換電路76
3.5.1 串聯諧振電路76
3.5.2 并聯諧振電路78
3.5.3 串并聯諧振電路81
3.6 小結85
參考文獻85
第4章 開關電源控制系統的原理87
4.1 開關電路的建模87
4.1.1 理想開關模型88
4.1.2 狀態空間平均模型89
4.1.3 小信號模型90
4.2 系統的傳遞函數92
4.2.1 開關電路92
4.2.2 PWM比較器96
4.2.3 調節器96
4.3 基于小信號模型的分析方法97
4.3.1 系統的穩定性97
4.3.2 動態指標100
4.4 電壓模式控制和電流模式控制101
4.4.1 電壓模式控制102
4.4.2 峰值電流模式控制103
4.4.3 平均電流模式控制108
4.5 并機均流控制的原理109
4.6 小結113
參考文獻113
第5章 常用電力電子器件115
5.1 二極管115
5.2 電力MOSFET119
5.2.1 結構和工作原理119
5.2.2 主要參數122
5.2.3 新型MOSFET器件簡介123
5.3 絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)124
5.3.1 結構與工作原理124
5.3.2 主要參數126
5.3.3 IGBT的發展及新型結構工藝簡介126
5.4 MOSFET及IGBT的驅動及保護128
5.4.1 MOSFET及IGBT的驅動128
5.4.2 MOSFET及IGBT的保護132
5.5 功率模塊與功率集成電路134
5.6 小結136
參考文獻137
第6章 無源器件138
6.1 常用電容器及選型138
6.1.1 電容器的主要參數138
6.1.2 電解電容器140
6.1.3 有機薄膜電容器143
6.1.4 瓷介電容器143
6.2 電感及變壓器144
6.2.1 常用的軟磁材料144
6.2.2 電感148
6.2.3 變壓器152
6.3 小結155
參考文獻156
第7章 功率電路的設計157
7.1 開關電源的主要技術指標及分析157
7.1.1 輸入參數157
7.1.2 輸出參數158
7.1.3 電磁兼容性能指標160
7.1.4 其他指標161
7.2 主電路設計162
7.2.1 主電路的選型162
7.2.2 硬開關與軟開關電路的選擇162
7.2.3 正激、推挽、半橋和全橋型電路的主電路元器件參數的計算163
7.2.4 反激型電路的主電路元器件參數的確定169
7.3 熱設計和結構設計172
7.3.1 開關元件的熱設計172
7.3.2 變壓器和電抗器的熱設計173
7.3.3 機箱結構的設計175
7.4 小結175
參考文獻176
第8章 控制電路的設計177
8.1 電壓模式控制電路的設計177
8.1.1 電壓調節器的結構形式177
8.1.2 電壓調節器的參數178
8.2 峰值電流模式控制電路的設計181
8.3 平均電流模式控制電路的設計181
8.4 控制電路結構和主要組成部分的原理183
8.5 典型的PWM控制電路185
8.6 小結198
參考文獻199
第9章 功率因數校正技術200
9.1 諧波和功率因數的定義200
9.2 開關電源的功率因數校正技術203
9.3 單相功率因數校正電路204
9.3.1 基本原理204
9.3.2 主電路參數計算206
9.3.3 單相功率因數校正的控制電路209
9.4 三相功率因數校正電路212
9.5 軟開關功率因數電路214
9.6 單級功率因數校正技術215
9.6.1 單相單級功率因數變換器215
9.6.2 三相單級功率因數變換器219
9.7 小結221
參考文獻222
第10章 開關電源的電磁兼容問題224
10.1 電磁兼容的基本概念224
10.2 開關電路的EMI模型225
10.3 EMI濾波器的設計230
10.4 抗干擾實驗及抗干擾設計233
10.5 小結235
參考文獻235
第11章 開關電源設計實例236
11.1 90W反激型電源適配器設計236
11.1.1 技術指標236
11.1.2 輸入PFC電路的設計236
11.1.3 反激型電路的設計241
11.2 同步Buck型電路的設計244
11.2.1 技術指標244
11.2.2 電感的設計244
11.2.3 MOSFET的計算245
11.2.4 控制芯片的選擇245
11.3 3kW通信用開關電源設計247
11.3.1 技術要求247
11.3.2 主電路設計247
11.3.3 控制電路的結構253
11.4 6kW電力操作電源設計254
11.4.1 技術要求254
11.4.2 主電路設計254
11.5 小結259
參考文獻259
5.4.1MOSFET及IGBT的驅動
驅動電路是電力電子主電路與控制電路之間的接口，是實現主電路中的電力電子器件按照預定設想運行的重要環節。采用性能良好的驅動電路可以使電力電子器件工作在較理想的開關狀態，縮短開關時間，減小開關損耗。此外對器件或整個裝置的一些保護措施也往往設在驅動電路中，或通過驅動電路實現，因此驅動電路對裝置的運行效率、可靠性和安全性都有重要的影響。
驅動電路的基本任務是將控制電路發出的信號轉換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開通或關斷的信號。同時驅動電路通常還具有電氣隔離及電力電子器件的保護等功能。電氣隔離是實現主電路及控制電路間電量的隔離，在含有多個開關器件的電路中電氣隔離通常是保證電路正常工作的必要環節，同時電氣隔離可以減少主電路開關噪聲對控制電路的影響并提高控制電路的安全性。電氣隔離一般采用光隔離（如光耦合器）或磁隔離（如脈沖變壓器）來實現。
MOSFET及IGBT均為電壓驅動型器件，其靜態輸入電阻很大，所以需要的驅動功率較小。但由于柵源間、柵射間存在輸入電容，當器件高頻通斷時電容頻繁充放電，為快速建立驅動電壓，要求驅動電路輸出電阻小，且具有一定的驅動功率。因為它們具有類似的驅動特性，在一定范圍內可以互換使用。
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