開關(guān)電源工程化設(shè)計(jì)與實(shí)戰(zhàn) 從樣機(jī)到量產(chǎn)
定 價(jià)：135 元
叢書名：電源工程師研發(fā)筆記
- 作者：文天祥 符致華
- 出版時(shí)間：2019/5/1
- ISBN：9787111622635
- 出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TN86
- 頁(yè)碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
《開關(guān)電源工程化設(shè)計(jì)與實(shí)戰(zhàn)（從樣機(jī)到量產(chǎn) 彩色印刷）》針對(duì)中小功率范圍的開關(guān)電源，對(duì)熱門的LED驅(qū)動(dòng)電源、適配器電源中主流拓?fù)溥M(jìn)行了分析及實(shí)際設(shè)計(jì)，逐步給出了完整的工程化產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程。并從項(xiàng)目管理角度對(duì)電源類產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)的整個(gè)產(chǎn)品生命周期給出了一般性指導(dǎo)方法，以期給讀者提供滿足實(shí)際設(shè)計(jì)調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)補(bǔ)充。作為一本實(shí)踐為導(dǎo)向的書籍，《開關(guān)電源工程化設(shè)計(jì)與實(shí)戰(zhàn)（從樣機(jī)到量產(chǎn) 彩色印刷）》作者對(duì)當(dāng)前電源的能效標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)、性能要求做了深刻解讀，給讀者提供了開關(guān)電源產(chǎn)品全流程的設(shè)計(jì)指導(dǎo)，同時(shí)給出了電源設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些小技巧。
《開關(guān)電源工程化設(shè)計(jì)與實(shí)戰(zhàn)（從樣機(jī)到量產(chǎn) 彩色印刷）》是一本真正意義上從工程實(shí)踐出發(fā)的書籍，通過(guò)實(shí)例計(jì)算、仿真分析和樣機(jī)驗(yàn)證等方法，架起了一座開關(guān)電源研發(fā)從樣機(jī)到量產(chǎn)的橋梁，是一本不可多得的設(shè)計(jì)類參考書籍
序言
當(dāng)今消費(fèi)性電子產(chǎn)品更新?lián)Q代越來(lái)越快，對(duì)供電電源的要求也越來(lái)越高，特別是高效、節(jié)能、高頻、小體積化已成為各電源生產(chǎn)廠商追求的目標(biāo)。國(guó)內(nèi)從事電源研發(fā)設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員基數(shù)眾多，縱觀市面上的關(guān)于開關(guān)電源設(shè)計(jì)的書籍，公式繁多且側(cè)重于理論，一定程度上脫離了現(xiàn)行工程技術(shù)，讓初入門的電源研發(fā)人員感到十分困惑，而國(guó)外的經(jīng)典書籍，全英語(yǔ)的內(nèi)容，阻擋了一部分工程師的學(xué)習(xí)之路，因?yàn)榉g版本難免理解起來(lái)會(huì)容易產(chǎn)生偏差，對(duì)于工程師的指導(dǎo)意義有限。所以，《開關(guān)電源工程化設(shè)計(jì)與實(shí)戰(zhàn)（從樣機(jī)到量產(chǎn) 彩色印刷）》的寫作是基于作者十多年的一線電源研發(fā)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，親手實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及波形，總結(jié)實(shí)際量產(chǎn)產(chǎn)品中出現(xiàn)過(guò)的問(wèn)題，并提煉出工程化技巧。目的是希望通過(guò)本書，能設(shè)計(jì)出符合安規(guī)認(rèn)證，可靠性高，適合批量生產(chǎn)的電源。毫不夸張地說(shuō)，這是當(dāng)今市面上少有的關(guān)于開關(guān)電源工程化設(shè)計(jì)的書籍�！堕_關(guān)電源工程化設(shè)計(jì)與實(shí)戰(zhàn)（從樣機(jī)到量產(chǎn) 彩色印刷）》針對(duì)中小功率范圍，對(duì)開關(guān)電源領(lǐng)域最為熱門的LED 驅(qū)動(dòng)電源和適配器電源中主流拓?fù)溥M(jìn)行了分析及實(shí)際設(shè)計(jì)，并給出了完整的工程化產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程。最后本書將一些電源設(shè)計(jì)中的小技巧單獨(dú)列出進(jìn)行總結(jié)分析，并從項(xiàng)目管理角度對(duì)電源類產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)的整個(gè)產(chǎn)品生命周期給出了一般性指導(dǎo)方法，以期給讀者提供滿足實(shí)際設(shè)計(jì)調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)補(bǔ)充。歷史總站在巨人的肩膀上前行，《開關(guān)電源工程化設(shè)計(jì)與實(shí)戰(zhàn)（從樣機(jī)到量產(chǎn) 彩色印刷）》的寫作也一樣，在寫作的過(guò)程中筆者通過(guò)翻閱海量行業(yè)技術(shù)資料，以及大量全球主流電源相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)條款文檔，對(duì)當(dāng)前電源的能效標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)、性能要求做了深刻解讀。通過(guò)對(duì)全球優(yōu)秀的技術(shù)資料進(jìn)行引證和解析，同時(shí)融入筆者多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的理解，希望給廣大讀者提供有價(jià)值的參考。由于篇幅所限，本書無(wú)法列出所有參考文獻(xiàn)，如有需求，請(qǐng)聯(lián)系筆者。書中全部電路原理圖使用軟件Altium Designer 繪制，仿真使用的軟件為L(zhǎng)Tspice。知識(shí)浩瀚，苦修數(shù)載，幾易其稿終成本書�！堕_關(guān)電源工程化設(shè)計(jì)與實(shí)戰(zhàn)（從樣機(jī)到量產(chǎn) 彩色印刷）》成稿過(guò)程得到多方的支持，好友東莞貝特電子楊培增提供了相關(guān)樣品進(jìn)行測(cè)試和分析，臺(tái)達(dá)電子徐朋提供部分測(cè)試結(jié)果，同時(shí)特別感謝機(jī)械工業(yè)出版社電工電子分社的編輯江婧婧，是她統(tǒng)籌協(xié)調(diào)整個(gè)出版進(jìn)度，并認(rèn)真進(jìn)行了校對(duì)編排，沒(méi)有她的幫助，難以完成此書的出版工作。同時(shí)對(duì)電源領(lǐng)域的前輩，以及各大廠家技術(shù)資料的開源奉獻(xiàn)一并致謝。最后，特別感謝愛妻王牡丹女士十多年來(lái)的支持、包容和幫助，寫作期間適逢小兒的出生，各種辛勞難于言表，沒(méi)有她在背后的默默奉獻(xiàn)，撰寫此書的夢(mèng)想只能束之高閣，兒子的天真可愛也是我努力前行的動(dòng)力，從他咿呀學(xué)語(yǔ)到蹣跚走路再到如今的健步如飛，他的每一步成長(zhǎng)既讓我感到生命的奇妙，也讓我更迫切地希望自己努力學(xué)習(xí)成為一個(gè)越來(lái)越好的父親，希望他將來(lái)能看到這本書，并為父親感到驕傲！本書適合剛進(jìn)入電源設(shè)計(jì)行業(yè)，以及長(zhǎng)期工作在電源設(shè)計(jì)行業(yè)的一線工程技術(shù)人員使用參考。同樣也適合各大院校電力電子、電子信息工程、自動(dòng)化等專業(yè)的師生作為指導(dǎo)教材或是實(shí)驗(yàn)課程教材。因筆者水平有限，所接觸的也僅是電源知識(shí)的極小一部分，我們努力為讀者提供完整、嚴(yán)謹(jǐn)、易懂的知識(shí)體系，但無(wú)法避免存在瑕疵，請(qǐng)讀者不吝給出意見和建議，郵箱地址eric.wen.tx@gmail.com，謝謝！文天祥 2019 年4 月
文天祥，中國(guó)電源學(xué)會(huì)照明電源專業(yè)委員會(huì)委員，中國(guó)電源學(xué)會(huì)青年工作委員會(huì)委員，IEEE 會(huì)員。電力電子專業(yè)研究生畢業(yè)后，十年來(lái)一直從事電力電子研發(fā)設(shè)計(jì)工作，歷任研發(fā)工程師、工程師、研發(fā)經(jīng)理、平臺(tái)架構(gòu)師等，期間主導(dǎo)研發(fā)了多款行業(yè)及至全球領(lǐng)先的產(chǎn)品，銷售數(shù)量累計(jì)達(dá)千萬(wàn)級(jí)，為所在公司帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。在技術(shù)積淀上，在開關(guān)電源拓?fù)洹雽?dǎo)體元器件應(yīng)用、LED 照明電子及系統(tǒng)應(yīng)用、消費(fèi)性電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)等方面有豐富的經(jīng)驗(yàn)和獨(dú)到的見解，并在電源設(shè)計(jì)及應(yīng)用領(lǐng)域獲得多項(xiàng)國(guó)際專利。熟悉電子產(chǎn)品項(xiàng)目管理，以及消費(fèi)性電子產(chǎn)品完整生命流程管控。作為電源學(xué)會(huì)委員，積極參與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定和起草，并多次負(fù)責(zé)聯(lián)系國(guó)際知名電源專家來(lái)中國(guó)舉辦電源類培訓(xùn)事宜，翻譯出版電源相關(guān)書籍多部，代表性著作如下：1. 譯著( 譯者) ：Robert A.Mammano 寫作的《Fundamentals of Power Supply Design》，中文版書名：《電源設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，2018 年10 月出版，遼寧科學(xué)技術(shù)出版社。2. 譯著( 譯者) ：Sanjaya Maniktala 寫作的《Intuitive Analog to Digital Control Loops in Switchers》，中文版書名：《開關(guān)變換器環(huán)路設(shè)計(jì)指南從模擬到數(shù)字控制》，2017 年5 月出版，機(jī)械工業(yè)出版社。3. 譯著( 譯者) ：Morgan Jones 寫作的《Building Valve Amplifier》（2nd edition），中文版書名：《電子管放大器搭建手冊(cè)》（第2 版）2016 年9 月出版，人民郵電出版社。符致華，IEEE 會(huì)員，電子專業(yè)本科畢業(yè)八年來(lái)一直從事開關(guān)電源研發(fā)設(shè)計(jì)工作，在開關(guān)電源拓?fù)�、半�?dǎo)體元器件應(yīng)用及消費(fèi)性電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)等方面有豐富的經(jīng)驗(yàn)和獨(dú)到的見解。主要研發(fā)各類開關(guān)電源和LED 照明電子及應(yīng)用，曾任高級(jí)研發(fā)工程師、研發(fā)經(jīng)理等職位，負(fù)責(zé)產(chǎn)品從研發(fā)端到量產(chǎn)的整個(gè)流程，包括準(zhǔn)確的元器件選型、系統(tǒng)失效異常分析和EMC 的評(píng)估，為公司節(jié)省的研發(fā)成本達(dá)幾千萬(wàn)元。曾就職于松下電子、歐普照明研發(fā)中心等公司。
序作者簡(jiǎn)介第1 章 單級(jí)功率因數(shù)校正（PFC）電路工程化設(shè)計(jì)…………… 11.1 功率因數(shù)（PF）的歷史淵源 …………………………………………… 11.1.1 有功功率、無(wú)功功率及其他概念 ……………………………… 51.1.2 相移因數(shù)和THD 的各自影響 …………………………………… 71.2 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)IEC 6100032 及其他 ……………………………………101.3 PF 與THD ………………………………………………………………121.4 信息技術(shù)類和LED 照明產(chǎn)品現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于PF 的要求 ………………141.5 產(chǎn)品真地需要這么嚴(yán)格的PF 要求嗎 ……………………………………181.6 PF 與THD 優(yōu)化的工程化方法 …………………………………………201.6.1 填谷式PFC 電路 …………………………………………………211.6.2 電荷泵PFC 電路 …………………………………………………231.6.3 電荷泵填谷PFC 電路 ……………………………………………251.6.4 升壓有源功率因數(shù)校正（APFC）電路 …………………………251.6.5 單級(jí)反激式APFC 電路和雙級(jí)APFC 電路 ……………………271.7 單級(jí)PFC LED 驅(qū)動(dòng)電源工程研發(fā)實(shí)例 …………………………………301.7.1 LED 驅(qū)動(dòng)電源一般性能指標(biāo)要求 ………………………………301.7.2 元器件工程化設(shè)計(jì)指南 …………………………………………301.7.3 Mathcad 理論計(jì)算 ………………………………………………651.7.4 實(shí)物驗(yàn)證分析 ……………………………………………………681.8 頻閃以及去紋波方案 ……………………………………………………871.8.1 頻閃的背景 ………………………………………………………871.8.2 晶體管消除紋波方案 ……………………………………………901.8.3 MOSFET 消除紋波方案 …………………………………………931.8.4 ASIC 方案 …………………………………………………………931.9 主流芯片概覽 ……………………………………………………………94目 錄VI 開關(guān)電源工程化設(shè)計(jì)與實(shí)戰(zhàn)從樣機(jī)到量產(chǎn)1.10 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………96第2 章 PFC 和反激準(zhǔn)諧振（R）組合電源的工程化設(shè)計(jì)………… 972.1 準(zhǔn)諧振的起源 ……………………………………………………………972.1.1 永恒的話題能效 ……………………………………………972.1.2 現(xiàn)行主流能效標(biāo)準(zhǔn)一覽 …………………………………………982.1.3 如何提升效率并滿足能效等級(jí)要求 ………………………… 1042.2 R 的工作原理深入解析 ……………………………………………… 1112.2.1 波形振蕩的定性和定量分析 ………………………………… 1112.2.2 定性以及定量分析兩個(gè)振蕩的頻率 ………………………… 1132.3 R 的工作原理和實(shí)現(xiàn)方式 …………………………………………… 1132.3.1 谷底的意義 …………………………………………………… 1132.3.2 第一個(gè)谷底 …………………………………………………… 1152.3.3 R 操作的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) ………………………………………… 1202.3.4 R 具體轉(zhuǎn)換過(guò)程中的4 個(gè)時(shí)序區(qū)間 ………………………… 1252.3.5 多個(gè)谷底，從滿載到輕載時(shí)頻率控制方式不同芯片的設(shè)計(jì)方式 ………………………………………………………………… 1312.3.6 RCC 與R 的關(guān)系 ……………………………………………… 1342.4 R 反激變換器中變壓器的工程化設(shè)計(jì)實(shí)例 ………………………… 1352.4.1 一次繞組和二次繞組的匝比 ………………………………… 1352.4.2 反射電壓的選擇 ……………………………………………… 1372.4.3 一次電流峰值計(jì)算 …………………………………………… 1382.4.4 一次側(cè)電感量計(jì)算 …………………………………………… 1392.4.5 一次、二次電流有效值計(jì)算 ………………………………… 1392.5 Boost APFC R 反激變換器拓?fù)涞难邪l(fā)工程實(shí)例 ………………… 1402.5.1 本項(xiàng)目主要指標(biāo) ……………………………………………… 1422.5.2 器件參數(shù)計(jì)算和選型 ………………………………………… 1422.5.3 Mathcad 理論計(jì)算 …………………………………………… 1482.5.4 電壓環(huán)和電流環(huán)分析 ………………………………………… 1522.5.5 實(shí)測(cè)波形 ……………………………………………………… 1562.6 主流芯片概覽 ………………………………………………………… 1762.7 其他雙級(jí)式電源 ……………………………………………………… 1772.8 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………… 178第3 章 LLC 諧振變換器工程化設(shè)計(jì)…………………………… 1793.1 LLC 的起源 …………………………………………………………… 179目 錄VII3.1.1 LLC 的起源和重新得到重視 ………………………………… 1793.1.2 零電壓開關(guān)（ZVS）和零電流開關(guān)（ZCS） ………………… 1793.1.3 基本諧振拓?fù)浔容^ …………………………………………… 1813.2 LLC 現(xiàn)有的分析方法及不足 ………………………………………… 1943.2.1 兩個(gè)諧振頻率的由來(lái) ………………………………………… 1943.2.2 通俗易懂介紹FHA …………………………………………… 1953.2.3 現(xiàn)存各種各樣的LLC 設(shè)計(jì)參考資料 ………………………… 1973.2.4 FHA 的缺陷和誤差 …………………………………………… 2003.3 工作狀態(tài)的變化 ……………………………………………………… 2023.3.1 不同情況下的增益 …………………………………………… 2023.3.2 ZVS 實(shí)現(xiàn)的條件 ……………………………………………… 2053.3.3 上諧振或下諧振的選擇 ……………………………………… 2063.4 LLC 簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)步驟 …………………………………………………… 2073.5 LLC 的仿真定性分析 ………………………………………………… 2073.6 實(shí)物驗(yàn)證 ……………………………………………………………… 2173.6.1 器件選型 ……………………………………………………… 2193.6.2 樣機(jī)實(shí)測(cè)波形 ………………………………………………… 2273.7 主流芯片概覽 ………………………………………………………… 2393.8 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………… 241第4 章 電磁兼容（EMC）工程化設(shè)計(jì)………………………… 2434.1 基本概念 ……………………………………………………………… 2434.2 其他容易混淆的概念 ………………………………………………… 2464.2.1 IEC、CISPR、FCC、EN 之間的關(guān)系 ……………………… 2464.2.2 CE 與EMC …………………………………………………… 2484.2.3 FCC 與EMC …………………………………………………… 2494.2.4 UL …………………………………………………………… 2494.2.5 CCC、CC 與EMC …………………………………………… 2494.3 EMI（傳導(dǎo)和輻射）最新限值 ……………………………………… 2514.3.1 A 類和B 類 …………………………………………………… 2514.3.2 EN55032、EN55035 和RED ………………………………… 2524.3.3 FCC Part15 和 Part18 ………………………………………… 2564.4 EMI（CE RE）測(cè)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題 …………………………… 2574.4.1 測(cè)試場(chǎng)地、機(jī)構(gòu)資質(zhì)、人員的素質(zhì) ………………………… 2574.4.2 6dB 裕量的故事 ……………………………………………… 2584.4.3 EMI 測(cè)試過(guò)程的小技巧 ……………………………………… 260VIII 開關(guān)電源工程化設(shè)計(jì)與實(shí)戰(zhàn)從樣機(jī)到量產(chǎn)4.4.4 無(wú)線法和CDN 法的對(duì)比 ……………………………………… 2604.5 工程設(shè)計(jì)中EMC 的考慮 …………………………………………… 2634.5.1 EMI 與產(chǎn)品成本的關(guān)聯(lián)度 …………………………………… 2634.5.2 EMI 考慮總的原則 …………………………………………… 2654.5.3 地線的干擾以及PCB 走線的影響 …………………………… 2664.5.4 變壓器的屏蔽與工藝實(shí)現(xiàn) …………………………………… 2684.5.5 MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路的影響 …………………………………… 2694.5.6 MOSFET 寄生電容的影響 …………………………………… 2704.5.7 工作頻率的選擇 ……………………………………………… 2704.5.8 差模、共模干擾和抑制方法 ………………………………… 2714.5.9 隔離保護(hù)環(huán) …………………………………………………… 2734.5.10 數(shù)字電路中的電源和地 ……………………………………… 2734.6 具體實(shí)例分析 ………………………………………………………… 2744.6.1 器件及參數(shù)的影響 …………………………………………… 2744.6.2 系統(tǒng)接地與否的影響 ………………………………………… 2804.6.3 變壓器外屏蔽的影響 ………………………………………… 2834.6.4 EMI 測(cè)試L、N 線差異 ……………………………………… 2854.6.5 神奇的磁環(huán) …………………………………………………… 2854.6.6 調(diào)光及功率變化的影響 ……………………………………… 2884.6.7 一個(gè)完整的LED 球泡燈EMI 傳導(dǎo)整改過(guò)程 ……………… 2904.7 本章小結(jié) ……………………………………………………………… 2984.8 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………… 298第5 章 電源設(shè)計(jì)小技巧和工程化經(jīng)驗(yàn)方法…………………… 3005.1 啟動(dòng)時(shí)間和效率以及VCC 供電技術(shù) ………………………………… 3005.1.1 待機(jī)功耗的降低 ……………………………………………… 3005.1.2 快速啟動(dòng)設(shè)計(jì) ………………………………………………… 3025.1.3 電荷泵輔助電源供電技術(shù) …………………………………… 3035.2 保護(hù)相關(guān)技巧 ………………………………………………………… 3095.2.1 LED 電源中的抗浪涌設(shè)計(jì) …………………………………… 3095.2.2 電源軟啟動(dòng)和抗飽和設(shè)計(jì) …………………………………… 3115.3 電源性能相關(guān)技巧 …………………………………………………… 3115.3.1 LED 燈出現(xiàn)關(guān)機(jī)回閃或開機(jī)多次啟動(dòng) ……………………… 3115.3.2 電源低溫或高溫時(shí)的設(shè)計(jì)技巧 ……………………………… 3125.4 非隔離類輔助電源設(shè)計(jì)指南 ………………………………………… 3125.5 其他設(shè)計(jì)雜談 ………………………………………………………… 315目 錄IX5.5.1 電解紋波電流測(cè)試 …………………………………………… 3155.5.2 待機(jī)功耗測(cè)試具體要求 ……………………………………… 3175.5.3 元器件噪聲和振動(dòng)處理 ……………………………………… 3175.5.4 反激多路輸出計(jì)算 …………………………………………… 3215.5.5 平面MOSFET 和超結(jié)MOSFET ……………………………… 3235.5.6 取代電解電容 ………………………………………………… 3265.5.7 磁心幾何形狀的影響 ………………………………………… 3285.5.8 電網(wǎng)對(duì)電源的影響 …………………………………………… 3295.5.9 輸入開機(jī)浪涌電流的意義 …………………………………… 3335.5.10 電感失效問(wèn)題 ………………………………………………… 3375.5.11 測(cè)試報(bào)告的規(guī)范化 …………………………………………… 3385.5.12 LED 驅(qū)動(dòng)電源和適配器電源測(cè)試項(xiàng)目異同 ………………… 3395.5.13 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解和批判 ………………………………………… 3405.5.14 開關(guān)電源PCB 設(shè)計(jì)實(shí)際經(jīng)驗(yàn) ……………………………… 3425.5.15 從研發(fā)到量產(chǎn)的過(guò)程 ………………………………………… 3455.5.16 專業(yè)英語(yǔ)的重要性 …………………………………………… 3505.6 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………… 35
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