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第1章 开关电源综述1

1.1 集成稳压电源的分类1

1.2 开关电源的主要特点4

1.2.1 开关电源的主要特点4

1.2.2 开关电源与线性稳压电源的性能比较5

1.3 开关电源发展的新趋势5

1.3.1 开关电源发展的新趋势5

1.3.2 开关电源领域的新技术8

1.4 开关电源的基本原理11

1.4.1 开关电源的工作方式11

1.4.2 脉宽调制器的基本原理11

1.4.3 脉宽调制器的产品分类13

1.5 开关电源的控制类型14

1.5.1 电压控制型开关电源14

1.5.2 电流控制型开关电源15

1.6 开关电源的工作模式16

1.6.1 连续模式与不连续模式的设定16

1.6.2 两种工作模式的功耗比较17

1.7 开关电源的反馈类型18

1.7.1 开关电源反馈电路的基本类型18

1.7.2 单片开关电源的反馈原理20

1.8 开关电源的负载特性23

第2章 开关电源的新技术及其应用26

2.1 开关电源的单片集成化26

2.2 利用计算机设计开关电源28

2.2.1 开关电源设计软件的主要特点28

2.2.2 开关电源设计与仿真软件的分类29

2.2.3 开关电源软件的设计流程30

2.3 开关电源的内部保护电路33

2.4 同步整流技术35

2.4.1 同步整流技术简介35

2.4.2 同步整流的基本原理36

2.5 有源钳位技术37

2.6 磁放大器稳压技术39

2.7 可编程稳压技术42

2.7.1 数字电位器的基本工作原理42

2.7.2 可编程开关稳压器的电路设计45

2.8 数字电源系统48

2.8.1 数字电源的主要特点49

2.8.2 数字电源的基本构成52

2.8.3 数字电源的电路设计54

2.9 开关电源的节能环保技术56

第3章 DC/DC变换器的拓扑结构59

3.1 DC/DC变换器的拓扑结构59

3.1.1 DC/DC变换器的拓扑结构59

3.1.2 DC/DC变换器典型产品的主要技术指标64

3.2 降压式变换器的基本原理64

3.2.1 降压式变换器的基本原理64

3.2.2 降压式变换器的简化电路65

3.3 升压式变换器的基本原理66

3.3.1 升压式变换器的基本原理66

3.3.2 升压式变换器的简化电路67

3.4 降压／升压式变换器的基本原理68

3.5 电荷泵式变换器的基本原理69

3.6 单端一次侧电感式变换器的基本原理70

3.7 反激式变换器的基本原理71

3.7.1 反激式变换器的基本原理71

3.7.2 多路输出反激式变换器的基本电路72

3.8 正激式变换器的基本原理74

3.9 推挽式变换器的基本原理75

3.9.1 推挽式变换器的基本原理75

3.9.2 推挽式变换器的两种类型76

3.10 半桥／全桥式变换器的基本原理77

3.10.1 半桥式变换器的基本原理77

3.10.2 全桥式变换器的基本原理77

3.11 软开关变换器的基本原理78

3.11.1 谐振式变换器的基本原理78

3.11.2 准谐振式变换器的基本原理79

3.11.3 全桥零电压变换器的基本原理80

3.12 半桥LLC谐振变换器的基本原理80

3.12.1 半桥LLC谐振变换器的基本原理80

3.12.2 半桥LLC谐振变换器的等效电路及电压增益特性曲线82

3.13 双开关正激式变换器的基本原理83

第4章 开关电源关键外围元器件的选择方法85

4.1 固定电阻器的选择方法85

4.1.1 固定电阻器的选择方法85

4.1.2 电流检测电阻的选择方法88

4.2 电容器的选择方法91

4.2.1 开关电源常用电容器的分类91

4.2.2 理想电容器与实际电容器的比较92

4.2.3 输入滤波电容器的选择方法93

4.2.4 输出滤波电容器的选择方法95

4.3 电感器特性及磁珠的选择方法96

4.3.1 电感器的特性96

4.3.2 磁珠的选择方法97

4.4 EMI滤波器的选择方法101

4.4.1 EMI滤波器的结构原理及选择方法101

4.4.2 EMI滤波器中电容及电感的选择方法104

4.5 输入整流桥的选择方法111

4.5.1 整流桥的选择方法111

4.5.2 整流桥的导通时间与选通特性112

4.6 输出整流管的选择方法113

4.6.1 快恢复及超快恢复二极管的选择方法113

4.6.2 肖特基二极管的选择方法116

4.7 瞬态电压抑制器的选择方法119

4.7.1 瞬态电压抑制器（TVS）的工作原理119

4.7.2 瞬态电压抑制器的选择方法及典型应用122

4.8 功率开关管的选择方法124

4.8.1 BJT功率开关管的选择方法124

4.8.2 MOSFET功率开关管的选择方法125

4.8.3 IGBT功率开关管的选择方法127

4.9 光耦合器的选择方法130

4.9.1 光耦合器的基本原理130

4.9.2 线性光耦合器的选择方法131

4.10 可调式精密并联稳压器的选择方法132

4.10.1 TL431型可调式精密并联稳压器133

4.10.2 NC P100型低压输出可调式精密并联稳压器134

4.10.3 LMV431型低压可调式精密并联稳压器136

4.11 开关电源保护元件的选择方法137

4.11.1 熔丝管的选择方法137

4.11.2 熔断电阻器的选择方法140

4.11.3 压敏电阻器的选择方法141

第5章 开关电源功率因数校正电路的设计145

5.1 功率因数校正（PFC）简介145

5.1.1 功率因数与总谐波失真145

5.1.2 功率因数校正方法147

5.2 无源PFC电路的基本原理148

5.2.1 无源PFC的基本电路148

5.2.2 基于无源填谷电路的PFC工作原理149

5.3 无源PFC电路的设计实例152

5.4 有源PFC电路的基本原理154

5.4.1 有源PFC升压式变换器的基本原理154

5.4.2 有源PFC的基本原理157

5.4.3 升压式PFC二极管的选择159

5.5 有源PFC电路的设计实例160

5.5.1 L6561、L6562型有源PFC变换器的工作原理160

5.5.2 L6561、L6562型有源PFC变换器的典型应用162

5.6 大功率PFC的原理与应用164

5.6.1 HiperPFS系列产品的性能特点164

5.6.2 HiperPFS系列产品的工作原理165

5.6.3 由PFS71 4EG构成的347W高效大功率升压式PFC电源166

5.6.4 电路设计要点170

5.7 抑制PFC电磁干扰的措施173

5.7.1 利用EMI滤波器抑制PFC的电磁干扰173

5.7.2 降低PFC电磁干扰的其他措施174

5.8 PFC的配置方案176

5.8.1 PFC类型、级数及工作模式的选择176

5.8.2 PFC电源的4种配置方案177

第6章 高频变压器的设计179

6.1 根据经验公式或输出功率表格选择磁心的方法179

6.1.1 用经验公式选择磁心的方法179

6.1.2 根据输出功率选择磁心的方法182

6.2 高频变压器电路中的波形参数184

6.2.1 波形系数与波形因数分析184

6.2.2 开关电源中6种常见波形的参数185

6.3 基于AP法选择高频变压器磁心的公式推导186

6.4 反激式高频变压器的设计189

6.4.1 反激式高频变压器的设计方法190

6.4.2 反激式高频变压器的设计实例193

6.5 正激式高频变压器的设计195

6.5.1 设计正激式高频变压器的步骤195

6.5.2 常用的三种磁复位电路197

6.6 高频变压器的损耗197

6.6.1 高频变压器的损耗197

6.6.2 集肤效应和临近效应198

第7章 开关电源优化设计实例200

7.1 多路输出式开关电源的设计200

7.1.1 多路输出式单片开关电源的电路设计方案200

7.1.2 多路输出式高频变压器的设计202

7.2 改善多路输出式开关电源交叉负载调整率的方法204

7.3 带磁放大器的PC开关电源的设计206

7.3.1 145W多路输出式PC开关电源的主电路设计206

7.3.2 3.3V磁放大器的电路设计208

7.4 同步整流式DC/DC变换器的设计210

7.5 峰值功率输出式音频功率放大器开关电源的设计211

7.6 基于倍压整流的工业控制电源的设计215

7.7 基于悬浮式高压恒流源的工业控制电源的设计216

7.8 基于StackFETTM技术的微型开关电源的设计219

7.9 数字电视机顶盒电源的设计221

7.10 USB接口手机充电器的设计224

第8章 开关电源的设计要点226

8.1 开关电源的设计要求226

8.1.1 开关电源的设计要求226

8.1.2 设计开关电源的注意事项227

8.2 高效率开关电源的设计228

8.2.1 开关电源的功率损耗229

8.2.2 设计高效率开关电源的原则229

8.2.3 提高开关电源效率的方法230

8.3 降低开关电源空载及待机功耗的方法233

8.3.1 开机后消除泄放电阻功率损耗的方法233

8.3.2 开机后消除热敏电阻功率损耗的方法237

8.3.3 消除待机模式下检测电阻功率损耗的方法238

8.4 光耦反馈控制环路的稳定性设计241

8.4.1 对光耦反馈控制环路的基本要求241

8.4.2 光耦反馈控制环路的稳定性设计242

8.4.3 提升相位裕量的设计实例246

8.5 开关电源的布局与布线248

8.5.1 开关电源布局与布线的一般原则248

8.5.2 开关电源布局与布线的注意事项249

8.5.3 设计印制板的注意事项252

8.6 恒压／恒流式开关电源的设计253

8.6.1 恒压／恒流输出型开关电源的工作原理253

8.6.2 恒压／恒流输出型开关电源的电路设计254

8.7 精密恒压／恒流式开关电源的设计256

8.7.1 精密恒压／恒流输出型开关电源的工作原理257

8.7.2 精密恒压／恒流输出型开关电源的电路设计258

8.8 开关电源远程关断电路的设计260

8.8.1 TOPSwitch-GX的远程关断电路260

8.8.2 PC开关电源的远程关断电路261

8.9 新型单片开关电源的典型应用及印制电路设计262

8.9.1 TOPSwitch-HX系列单片开关电源的典型应用及印制电路设计262

8.9.2 TOPSwitch-JX系列单片开关电源的典型应用及印制电路设计265

8.10 开关电源的电磁干扰波形分析及安规设计270

8.10.1 开关电源的电磁干扰波形分析271

8.10.2 开关电源的安全规范273

8.11 单片开关电源散热器的设计275

8.11.1 散热器的工作原理275

8.11.2 单片开关电源的散热器设计方法278

8.11.3 单片开关电源散热器的设计实例278

8.12 功率开关管（MOSFET）散热器的设计282

8.12.1 功率开关管散热器的设计方法282

8.12.2 功率开关管散热器的设计实例283

8.12.3 设计功率开关管散热器的注意事项284

8.13 开关电源常见故障检修方法284

第9章 开关电源的测试技术288

9.1 开关电源的参数测试288

9.1.1 开关电源主要参数的测试方法288

9.1.2 功率测量技术290

9.2 开关电源的性能测试291

9.2.1 开关电源主要参数的测试方法291

9.2.2 高频变压器的电气性能测试方法293

9.3 开关电源的测量技巧294

9.3.1 采用非接触法测量开关电源的输入电流294

9.3.2 准确测量输出纹波电压的方法295

9.3.3 测量开关稳压器效率的方法296

9.3.4 测量隔离式交流开关电源输入功率的简便方法297

9.3.5 测量开关电源负载功率的方法298

9.4 准确测量占空比的方法300

9.5 利用示波器检测高频变压器磁饱和的方法302

9.5.1 高频变压器磁饱和特性及其对开关电源的危害302

9.5.2 利用示波器检测高频变压器磁饱和的方法302

9.6 数字式在线电流／电阻测量仪304

9.6.1 在线测量直流电流的原理与应用305

9.6.2 在线测量电阻的原理与应用307

9.7 开关电源的电磁兼容性测量309

9.7.1 电磁兼容性的研究领域309

9.7.2 电磁兼容性的测量312

9.8 开关电源的波形测试及分析314

9.8.1 PWM控制器关键波形的测试方法314

9.8.2 测量一次侧电压及电流波形315

9.8.3 测量二次侧电压及电流波形318

第10章 开关电源保护及监控电路的设计320

10.1 漏极钳位保护电路的设计320

10.1.1 漏极上各电压参数的电位分布320

10.1.2 漏极钳位保护电路的基本类型321

10.1.3 漏极钳位保护电路的设计实例322

10.2 由分立元件构成的过电压保护电路324

10.2.1 由晶闸管构成的输入／输出过电压保护电路324

10.2.2 由双向触发二极管构成的输出过电压保护电路327

10.2.3 由稳压管构成的输出过电压保护电路328

10.2.4 由压敏电阻器构成的过电压保护电路329

10.3 集成过电压保护器的应用329

10.3.1 由NCP345构成的过电压保护电路329

10.3.2 由MAX4843构成的过电压保护电路330

10.3.3 由MC3423构成的过电压保护电路331

10.4 欠电压保护电路的设计333

10.4.1 由光耦合器构成的输入欠电压保护电路333

10.4.2 由偏置绕组构成的输入欠电压保护电路333

10.4.3 具有欠电压锁定功能的开关稳压器334

10.4.4 实现过电压、欠电压控制的外部驱动电路335

10.5 过电流及过功率保护电路的设计336

10.5.1 由功率热敏电阻构成的限流保护电路336

10.5.2 由晶体管构成的过电流保护电路337

10.5.3 由自恢复熔丝管构成的过电流保护电路337

10.5.4 集成过电流保护器的应用338

10.5.5 集成过功率保护器的应用339

10.6 软启动电路的设计340

10.6.1 软启动电路340

10.6.2 具有软启动功能的＋5V/-5V电源变换器341

10.6.3 具有延时启动功能的开关稳压器342

10.7 电源电压监视器342

10.7.1 由TL431构成的电压监视器342

10.7.2 由LM3914构成的欠电压和过电压监视器343

10.7.3 由HYM705/706构成的电源电压监视器343

10.7.4 由MCP1316系列产品构成的电源电压监视器345

10.8 开关电源的瞬态干扰及音频噪声抑制技术346

10.8.1 抑制瞬态干扰的方法346

10.8.2 抑制音频噪声的方法348

10.8.3 抑制其他干扰的方法348

10.9 过热保护元器件及散热控制系统的设计349

10.9.1 开关电源过热保护电路的基本原理350

10.9.2 两种过热保护元器件的原理与应用351

10.9.3 具有多重保护功能的散热控制系统的设计352

参考文献355