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第1章 绪论1

1.1电能变换技术与开关变换器1

1.2开关变换器的基本组成和原理2

1.3开关变换器的调制技术及其特点2

1.3.1 PWM技术3

1.3.2 PFM技术与混合控制3

1.3.3 SPWM技术3

1.4开关变换器系统的性能指标和功能要求5

1.4.1电气性能指标5

1.4.2电磁兼容性能指标7

1.4.3保护功能要求8

第2章 功率半导体器件及其驱动电路9

2.1引言9

2.1.1功率半导体器件的发展历程9

2.1.2功率半导体器件的分类11

2.2功率二极管12

2.2.1二极管的结构和工作原理12

2.2.2二极管的开关特性15

2.2.3二极管的主要参数18

2.2.4功率二极管的主要类型、特点和应用场合19

2.3 GTR20

2.3.1 GTR的结构、工作原理和分类20

2.3.2 GTR的输出特性与击穿特性21

2.3.3 GTR的饱和特性与开关特性22

2.3.4 GTR的大电流特性与二次击穿25

2.3.5 GTR的最大工作电流与安全工作区26

2.3.6 GTR的温度特性与并联应用27

2.3.7 GTR的应用注意事项及保护措施27

2.4功率MOSFET28

2.4.1 MOSFET的基本结构和工作原理28

2.4.2功率MOSFET的结构和分类30

2.4.3功率MOSFET的静态特性与动态特性31

2.4.4功率MOSFET的导通电阻及体内二极管33

2.4.5功率MOSFET的主要参数36

2.4.6功率MOSFET的优缺点、应用注意事项及保护措施37

2.5 IGBT38

2.5.1 IGBT的结构和工作原理39

2.5.2 IGBT的静态特性40

2.5.3 IGBT的动态特性40

2.5.4 IGBT的闩锁效应41

2.5.5 IGBT的串联和并联41

2.5.6 IGBT的应用注意事项及保护措施43

2.6功率开关器件的驱动电路44

2.6.1概述44

2.6.2功率开关器件对驱动电路的要求44

2.6.3非隔离（直接）驱动电路46

2.6.4集成驱动电路47

2.6.5隔离驱动电路50

2.7其他功率开关器件51

2.7.1 GTO及其驱动和应用51

2.7.2 IGCT53

2.7.3 MCT53

2.7.4 SIT与SITH的应用54

2.7.5功率模块与功率集成电路54

2.7.6宽禁带半导体电力电子器件55

第3章 磁性材料和磁性元件57

3.1引言57

3.1.1高频开关变换器中的磁性元件57

3.1.2磁性材料与磁性元件的发展趋势57

3.1.3磁学中的常用单位及其换算59

3.2磁性材料的特性和参数59

3.2.1磁性材料的磁滞回线及主要参数59

3.2.2磁性材料的磁化曲线及基本特性61

3.2.3磁心损耗63

3.3开关变换器中常用的磁性材料及磁心结构64

3.3.1开关变换器中常用磁性材料的分类及主要特点64

3.3.2磁心结构（外形）及其应用66

3.4开关变换器的常用磁性元件68

3.4.1电感元件68

3.4.2变压器72

3.4.3脉冲电流互感器76

3.4.4线圈的集肤效应和穿透深度77

第4章 非隔离开关变换器的分析与设计79

4.1引言79

4.1.1非隔离开关变换器的分类79

4.1.2开关变换器中的电感和电容79

4.1.3几点假设80

4.2 Buck变换器81

4.2.1 Buck变换器的组成和工作原理81

4.2.2 Buck变换器的工作模式与等效电路81

4.2.3 Buck变换器的基本关系式82

4.2.4 Buck变换器的输出纹波电压分析86

4.2.5 Buck变换器的动态范围与最大输出纹波电压88

4.2.6 Buck变换器的最大电感电流分析89

4.2.7 Buck变换器的特点及应用注意事项92

4.3 Boost变换器93

4.3.1 Boost变换器的组成和工作原理93

4.3.2 Boost变换器工作于CCM和DCM时的主要关系式及其临界电感93

4.3.3 Boost变换器的能量传输过程与工作模式96

4.3.4 Boost变换器的动态范围及最大与最小临界电感100

4.3.5 Boost变换器三种工作模式的输出纹波电压分析102

4.3.6开关变换器的最大输出纹波电压分析105

4.3.7 Boost变换器的电感电流分析107

4.3.8 Boost变换器的主要特点和应用场合109

4.4 Buck-Boost变换器及三种常用非隔离开关变换器特性对比110

4.4.1 Buck-Boost变换器简介110

4.4.2三种开关变换器的能量传输过程与工作模式比较110

4.4.3三种开关变换器的最小与最大临界电感111

4.4.4三种开关变换器的输出纹波电压与最小电感比较111

4.4.5三种开关变换器的电感电流比较113

第5章 隔离开关变换器的分析与设计115

5.1正激变换器115

5.1.1单管正激变换器的组成和工作原理115

5.1.2 CCM单管正激变换器的工作过程和基本关系式115

5.1.3 DCM单管正激变换器的工作特性和基本关系式116

5.1.4单管正激变换器的磁复位技术117

5.1.5单管正激变换器的极限参数及设计考虑121

5.1.6双管正激变换器的组成、工作原理和设计考虑123

5.1.7交错正激变换器的组成、工作原理和设计考虑125

5.1.8各类正激变换器的特点及应用注意事项128

5.2反激变换器129

5.2.1单管反激变换器的组成和工作原理129

5.2.2完全能量转换模式（DCM）时的工作过程和基本关系式130

5.2.3不完全能量转换模式（CCM）时的工作过程和基本关系式131

5.2.4单管反激变换器的工作模式及输出纹波电压分析131

5.2.5单管反激变换器的设计考虑133

5.2.6单管反激变换器的主要特点及应用注意事项136

5.2.7双管反激变换器的组成、工作原理和设计考虑137

5.2.8交错反激变换器的组成、工作原理和设计考虑139

5.2.9各类反激变换器的主要优缺点及应用注意事项142

5.3推挽变换器142

5.3.1推挽变换器的组成和工作原理143

5.3.2推挽变换器的工作过程和基本关系式143

5.3.3推挽变换器电感、电容的设计考虑145

5.3.4推挽变换器功率开关器件的电流、电压最大承受值及设计考虑146

5.3.5推挽变换器的主要优缺点及应用注意事项146

5.4桥式变换器147

5.4.1半桥变换器的组成和工作原理148

5.4.2半桥变换器的工作特性和基本关系式148

5.4.3半桥变换器的常见问题及应对策略150

5.4.4半桥变换器的极限参数及设计考虑153

5.4.5半桥变换器的主要优缺点及其应用注意事项155

5.4.6全桥变换器的组成原理及其应用155

第6章 开关变换器的缓冲钳位电路159

6.1引言159

6.1.1引入缓冲电路的必要性和作用159

6.1.2缓冲电路的类型159

6.2 RCD缓冲电路的组成原理与设计160

6.2.1 RCD缓冲电路的组成和分类160

6.2.2 RCD缓冲电路的设计160

6.3 LCD缓冲电路的组成原理与设计163

6.3.1 Boost变换器的LCD钳位电路的组成原理与设计164

6.3.2双管正激变换器的LCD钳位电路的组成原理与设计166

6.4有源钳位缓冲电路的组成原理与设计170

6.4.1有源钳位缓冲电路的组成和工作原理170

6.4.2有源钳位电路主要元器件参数的设计考虑173

第7章 电压控制型开关变换器的稳定性分析及补偿网络设计175

7.1引言175

7.2电压控制型开关变换器的组成原理及应用175

7.2.1电压控制型开关变换器的组成和工作原理175

7.2.2电压控制型开关变换器的优缺点176

7.2.3电压控制模式常用芯片及其应用176

7.3电压控制型开关变换器闭环控制系统的组成和稳定性判据179

7.3.1闭环控制系统的组成及要求179

7.3.2闭环控制系统的稳定性及其判据180

7.4电压控制型开关变换器系统的分析182

7.4.1概述182

7.4.2状态空间平均法及其分析步骤182

7.4.3电压控制型Boost变换器系统的开环传递函数184

7.4.4电压控制型Boost变换器的Bode图和稳定性分析188

7.5电压控制型开关变换器系统闭环补偿网络的设计192

7.5.1开关变换器闭环补偿网络的作用和一般设计步骤192

7.5.2开关变换器闭环控制系统补偿网络的设计实例193

第8章 电流控制型开关变换器及其斜坡补偿技术197

8.1引言197

8.2峰值电流控制型开关变换器的组成及应用198

8.2.1峰值电流控制型开关变换器的组成和工作原理198

8.2.2常用电流控制型芯片199

8.2.3电流控制型芯片应用实例201

8.3峰值电流控制型开关变换器的稳定性201

8.3.1峰值电流控制CCM开关变换器的稳定性201

8.3.2峰值电流控制DCM开关变换器的稳定性202

8.4峰值电流控制型开关变换器的优缺点202

8.4.1峰值电流控制型开关变换器的特点203

8.4.2峰值电流控制型开关变换器存在的问题204

8.5峰值电流控制型开关变换器的斜坡补偿技术204

8.5.1斜坡补偿方式及原理204

8.5.2常用斜坡补偿电路及工作原理206

8.5.3斜坡补偿电路参数的优化设计209

8.5.4阻容斜坡补偿电路的设计实例211

第9章 开关变换器的发展问题与新技术213

9.1电能质量问题与功率因数校正技术213

9.1.1概述213

9.1.2功率因数校正及其分类214

9.1.3 DCM功率因数校正电路的组成和工作原理216

9.1.4临界导电模式功率因数校正电路的组成和工作原理221

9.1.5平均电流控制功率因数校正电路的组成和工作原理224

9.1.6单级（隔离）功率因数校正电路的组成和工作原理229

9.2开关变换器的高频损耗问题与软开关技术232

9.2.1开关变换器的高频损耗问题及应对策略232

9.2.2软开关变换器的类型及其组成原理和特点234

9.2.3移相全桥型零电压开关PWM变换器238

9.3开关变换器的并联问题和均流技术246

9.3.1概述246

9.3.2开关变换器模块并联供电系统247

9.3.3无源均流法——串接均流电阻法248

9.3.4有源均流法之一——主从均流法249

9.3.5有源均流法之二——平均电流自动均流法250

9.3.6有源均流法之三——最大电流自动均流法252

9.3.7 UC3907最大电流自动均流控制芯片的原理及应用252

9.4开关变换器低压大电流问题与同步整流技术255

9.4.1低压大电流开关变换器的需求及二极管整流面临的问题255

9.4.2同步整流技术及其原理256

9.4.3同步整流管及其主要参数257

9.4.4同步整流管的驱动方式258

9.4.5同步整流技术的损耗264

参考文献267