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第1章 绪论1

1.1电力电子技术简介1

1.2开关电源6

1.2.1开关电源的分类6

1.2.2开关电源的发展7

1.3电力电子与相关学科的关系10

第2章 稳态开关电路的分析与建模方法11

2.1变换器稳态分析法11

2.1.1稳态分析法简介11

2.1.2电感伏秒平衡、电容电荷平衡原则和小波纹近似法13

2.1.3 Boost变换器18

2.1.4 Buck-Boost变换器21

2.2 Cuk、 Sepic和Zeta变换器23

2.2.1 Cuk变换器23

2.2.2 Sepic变换器26

2.2.3 Zeta变换器29

2.3 6种DC-DC开关变换器基本电路比较31

2.4稳态等效电路模型32

2.4.1直流变压器模型32

2.4.2电感铜损耗34

2.4.3构建等效电路模型36

2.5如何对脉冲输入端建模39

第3章 非连续导电模式的稳态分析43

3.1 Buck变换器非连续导电模式的临界条件43

3.2 Boost变换器非连续导电模式的临界条件50

3.3 Buck-Boost变换器55

3.4 Cuk变换器58

3.5 Zeta变换器60

3.6 Sepic变换器62

第4章 电力电子器件67

4.1电力电子器件概述67

4.1.1简介67

4.1.2电力电子器件的发展68

4.1.3电力电子器件的分类69

4.2功率二极管69

4.2.1 PN结69

4.2.2 PN结的电容效应70

4.2.3 PN结的反向击穿71

4.3功率二极管的结构及特性71

4.3.1功率二极管稳态伏安特性72

4.3.2功率二极管开关特性73

4.3.3功率二极管性能参数74

4.3.4功率二极管的分类75

4.4晶闸管76

4.4.1晶闸管的结构76

4.4.2晶闸管的工作原理77

4.4.3晶闸管的基本特性78

4.4.4晶闸管的主要参数80

4.5晶闸管的派生器件81

4.6功率场效应管84

4.6.1基本结构与工作原理84

4.6.2多元集成结构86

4.6.3 MOSFET的静态特性86

4.6.4 MDSFET的动态特性88

4.6.5安全工作区89

4.7功率MOSFET新进展91

4.7.1 CoolMOS91

4.7.2低压低通态电阻MOSFET93

4.8大功率晶体管94

4.8.1结构94

4.8.2工作特性95

4.8.3 GTR的主要参数96

4.8.4 GTR的二次击穿现象与安全工作区97

4.9绝缘栅双极型晶体管98

4.9.1 IGBT基本结构98

4.9.2 IGBT与功率MOSFET的比较99

4.9.3 IGBT的工作原理99

4.9.4 IGBT的特性101

4.9.5 IGBT的开关特性102

4.9.6 IGBT的安全工作区103

4.10几种新型IGBT介绍104

4.10.1 IGBT制造技术的发展历史104

4.10.2穿通型IGBT105

4.10.3非穿通型IGBT特性105

4.10.4逆阻型IGBT106

4.10.5沟槽终止型与场终止型IGBT106

4.11其他新型电力电子器件概述107

第5章 开关电路109

5.1开关电路变换109

5.1.1交换源与负载109

5.1.2开关电路的级联110

5.1.3三端单元的旋转112

5.2开关电路简单列举114

5.3具有变压器隔离的变换电路117

5.3.1全桥与半桥隔离式Buck电路118

5.3.2正激式变换器123

5.3.3 Buck衍生的推挽式开关电路127

5.3.4反激式开关电路128

5.3.5 Boost电路衍生的隔离式开关电路130

5.3.6隔离式Sepic和Cuk电路132

第6章 开关电源占空比控制芯片原理137

6.1开关电源系统的隔离技术137

6.2开关电源控制芯片138

6.3电压模式控制芯片138

6.4电流模式控制电路140

6.5软开关电源集成控制器145

6.6单片开关电源151

6.6.1 TOPSwitch-Ⅱ系列单片开关电源的性能特点152

6.6.2 TOPSwitch-Ⅱ系列单片开关电源的工作原理153

6.6.3 TOPSwitch-FX系列单片开关电源158

6.6.4 Topswitch-GX第四代单片开关电源163

第7章 小信号开关电路的建模方法164

7.1简介164

7.2基本的交流建模方法166

7.2.1对电感的波形求均值167

7.2.2近似均值的讨论167

7.2.3对电容电流参数的波形求均值168

7.2.4对输入电流求均值169

7.2.5微扰和线性化169

7.2.6小信号等效电路模型的构成171

7.2.7关于微扰和线性化过程的讨论173

7.2.8基本变换器的小信号等效模型174

7.2.9非理想反激式的小信号等效模型175

7.3状态空间平均179

7.3.1网络的状态方程179

7.3.2基本的状态空间平均模型180

7.3.3状态空间平均结果的讨论182

7.4电路平均和平均开关建模187

7.4.1获得时不变电路189

7.4.2电路平均189

7.4.3微扰和线性化190

7.4.4三端开关网络193

7.5开关电路统一的电路模型196

7.6脉宽调制器的小信号模型198

第8章 开关电路的传输函数及控制部分设计201

8.1波特图回顾201

8.1.1单实极点响应201

8.1.2单实零点响应203

8.1.3较复杂的传输函数205

8.2双极点二次函数206

8.3二型误差放大器208

8.4三型误差放大器210

8.5变换器的传输函数分析212

8.6开关电源控制的设计218

8.6.1引言218

8.6.2反馈对传输函数的影响219

8.7稳定性221

8.7.1相位判据222

8.7.2相位裕量与品质因数的关系223

8.8补偿器的设计223

8.8.1简介223

8.8.2利用二型三型误差放大器做补偿放大器224

8.8.3超前补偿器225

8.8.4滞后补偿器226

8.8.5滞后超前补偿器227

8.9设计实例228

第9章 磁性元件237

9.1磁性材料的基本特性237

9.1.1磁场的基本物理量237

9.1.2磁路的欧姆定律238

9.1.3磁性材料的磁特性及其功率损耗239

9.1.4线圈中的涡流241

9.2几种常用磁性器件243

9.2.1直流输出滤波电感243

9.2.2交流电感243

9.2.3耦合电感244

9.2.4变压器244

9.2.5反激式变压器245

9.3滤波电感设计245

9.3.1滤波电感设计的基本约束条件245

9.3.2滤波电感铁芯的几何常数247

9.3.3滤波电感的设计流程247

9.3.4多绕组电感的设计248

9.3.5滤波电感设计举例249

9.4变压器设计251

9.4.1变压器设计的基本约束条件251

9.4.2变压器的设计流程253

9.4.3变压器设计举例254

第10章 软开关变换器简介258

10.1硬开关损耗258

10.2高频化与软开关259

10.3谐振开关的类型259

10.3.1准谐振开关电路259

10.3.2零开关PWM电路262

10.3.3零转换PWNM电路265

附录 常用符号及缩略语270

参考文献272