Power-switching converters

《开关功率变换器：开关电源的原理、仿真和设计(原书第2版)》

译者序

前言

第1章开关变换器简介1

1.1简介1

1.2工业发展趋势1

1.3线性变换器2

1.3.1串联式线性调整器2

1.3.2并联式线性调整器4

1.4开关变换器5

1.4.1带有阻性负载的基本开关变换器5

1.4.2带有阻感性负载的开关变换器7

1.5变换器稳态原理分析9

1.5.1电感伏秒平衡9

1.5.2电容电荷平衡10

习题10

参考文献11

第2章基本的开关变换电路12

2.1简介12

2.2buck变换器12

.2.2.1连续模式12

2.2.2断续模式16

2.3同步整流21

2.4boost变换器21

2.4.1连续模式22

2.4.2断续模式25

2.5buck-boost变换器28

2.5.1连续模式29

2.5.2断续模式32

2.6cuk变换器35

2.7非理想元器件实现的变换器41

2.7.1电感模型41

2.7.2半导体器件损耗41

2.7.3电容模型42

习题43

参考文献44

第3章谐振变换器46

3.1简介46

3.2并联谐振电路综述47

3.3串联谐振电路综述48

3.4准谐振开关的分类49

3.5零电流开关准谐振buck变换器51

3.6零电流开关准谐振boost变换器57

3.7零电压开关准谐振buck变换器62

3.8零电压开关准谐振boost变换器66

3.9串联负载谐振变换器69

3.9.1断续模式(0[fs[0.5fn)70

3.9.2连续模式（fs]fn或称为高于谐振频率模式）72

3.9.3连续模式（0.5fn[fs[fn或称为低于谐振频率模式）74

3.10并联负载谐振变换器76

3.10.1断续模式(0[fs[0.5fn)77

3.10.2连续模式（fs]fn或称为高于谐振频率模式）80

3.10.3连续模式（0.5fn[fs[fn或称为低于谐振频率模式）81

习题84

参考文献86

第4章隔离型变换器87

4.1简介87

4.2正激变换器87

4.3推挽变换器92

4.4半桥变换器95

4.5全桥变换器96

4.6反激变换器98

4.7零电流开关准谐振半桥变换器102

习题107

参考文献107

第5章开关变换器的控制策略108

5.1简介108

5.2脉宽调制108

5.2.1电压模式pwm策略109

5.2.2电流模式pwm策略112

5.3滞环控制：开关电流源116

5.3.1ton时段稳态分析117

5.4商业化集成电路控制器118

5.4.1sg3524固定频率电压模式控制器118

5.4.2tl497变化频率电压模式控制器121

5.4.3uc3842固定频率电流模式pwm控制器122

5.4.4tinyswitch-ii系列小功率离线开关管124

5.5谐振变换器控制策略125

5.5.1谐振变换器离线控制器127

习题130

参考文献131

第6章开关变换器的动态分析133

6.1简介133

6.2连续时间线性模型134

6.2.1经典控制技术分析开关变换器134

6.2.2开关变换器小信号模型概述148

6.2.3经典控制技术中的负反馈152

6.2.4考虑输出电容esr的buck变换器的反馈补偿159

6.2.5无输出电容esr的buck变换器的反馈补偿162

6.2.6有外部扰动的电压调整器线性模型163

6.2.7输出阻抗和稳定性164

6.2.8开关变换器的状态空间表示165

6.2.9状态空间平均167

6.2.10开关变换器传递函数187

6.2.11全状态反馈194

6.2.12输入emi滤波器199

6.3离散时间模型206

6.3.1介绍206

6.3.2连续时域和离散时域206

6.3.3连续时间状态空间模型207

6.3.4开关变换器离散时间模型208

6.3.5全状态反馈离散控制系统设计210

6.3.6电压模式控制211

6.3.7电流模式控制212

习题215

参考文献217

第7章交错并联变换器219

7.1简介219

7.2交错并联buck变换器219

7.2.1状态空间平均模式221

7.3交错并联boost变换器222

7.3.1状态空间平均模式222

7.4基于电流模式工作的交错并联变换器226

7.4.1纹波的计算227

7.4.2变换器的数量229

7.5功率因数校正229

习题231

参考文献232

第8章开关电容变换器233

8.1简介233

8.2单向功率传输scc233

8.2.1基本升压变换器233

8.2.2基本降压变换器235

8.2.3基本电压极性反向变换器237

8.3其他开关电容变换器拓扑238

8.3.1降压变换器238

8.4状态空间平均模型240

8.4.1升压变换器241

8.4.2n阶降压scc243

8.4.3n阶升压scc243

8.5双向功率传输scc245

8.5.1升降压变换器245

8.5.2罗氏变换器247

8.6谐振变换器252

8.6.1零电流开关（zcs）252

8.7开关电容功率变换器的损耗255

习题256

参考文献256

第9章开关变换器的仿真258

9.1简介258

9.2pspice电路描述258

9.3采用“.cir”文本输入文件的pspice仿真259

9.3.1理想的开环buck变换器259

9.3.2含理想开关的buck变换器263

9.4采用电路图输入的pspice仿真268

9.4.1boost变换器268

9.4.2采用行为建模的pspice仿真270

9.4.3abm模块的使用实例275

9.4.4采用控制模块的pspice仿真277

9.4.5采用元器件供应商模型的pspice仿真280

9.5开关变换器的小信号分析282

9.5.1开环传递函数284

9.5.2输入阻抗286

9.5.3输出阻抗286

9.5.4小信号瞬态分析286

9.5.5测量环路增益289

9.5.6频率补偿289

9.6创建可用于pspice仿真的capture符号297

9.7解决收敛问题298

9.7.1直流分析的出错信息298

9.7.2瞬态分析的出错信息298

9.7.3解决收敛问题的方法298

9.7.4（直流）偏置点的收敛299

9.7.5检查电路拓扑和连接299

9.7.6瞬态收敛300

9.8使用matlab对开关变换器进行仿真301

9.8.1使用传递函数301

9.8.2使用矩阵304

9.9使用simulink仿真开关变换器306

9.9.1用simulink仿真传递函数的例子306

9.9.2用simulink仿真状态空间矩阵的例子307

习题308

参考文献309

第10章开关变换器设计：案例学习310

10.1简介310

10.2电压型断续工作模式的buck变换器设计311

10.2.1控制器设计312

10.2.2小信号模型315

10.2.3设计补偿网络和误差放大器315

10.2.4闭环buck变换器319

10.2.5仿真结果320

10.2.6实验结果322

10.3电压型同步buck变换器的数字控制326

10.3.1电路参数327

10.3.2闭环极点选择327

10.3.3离散时间模型328

10.3.4反馈增益329

10.3.5控制策略330

10.3.6用于pspice仿真的模拟模型331

10.3.7仿真结果332

10.3.8与负载变化相关的闭环极点灵敏度334

10.3.9实验结果334

10.4电流型同步buck变换器的数字控制336

10.4.1连续时间状态模型336

10.4.2推导离散时间模型336

10.4.3电流型控制不稳定的问题337

10.4.4跟踪调整器的扩展状态模型337

10.4.5反馈增益338

10.4.6控制策略340

10.4.7仿真结果340

10.4.8闭环极点对负载变化的敏感度340

10.4.9实验结果342

10.4.10dsp编程343

10.5基于uc3842的反激变换器设计349

10.5.1设计规格350

10.5.2断续导通模式350

10.5.3初步计算351

10.5.4开环仿真352

10.5.5电流环353

10.5.6电压环353

10.5.7小信号模型356

10.5.8频率补偿357

10.5.9电磁干扰（emi）滤波器的设计359

10.5.10印制电路板（pcb）设计360

10.5.11实验结果362

10.6基于topswitch的反激变换器设计363

10.6.1设计规格364

10.6.2初步计算364

10.6.3实验结果365

10.7基于tinyswitch的反激变换器设计366

10.7.1实验结果367

10.8开关音频放大器368

10.8.1案例学习371

参考文献378