脈寬調製DC-DC功率變換電路、動態特性與控制設計

《脈寬調製DC-DC功率變換電路、動態特性與控制設計》是2018年機械工業出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：脈寬調製DC-DC功率變換電路、動態特性與控制設計
• 出版時間：2018年8月1日
• 出版社：機械工業出版社
• ISBN：9787111603252

內容簡介

《脈寬調製DC-DC功率變換:電路、動態特性與控制設計》是涉及脈寬調製（PWM）DC-DC功率變換技術的性參考書。

本書為功率電子學領域工程師、研究人員和學生理解PWM DC-DC變換器提供全面而完整的指南。全書分為三個部分，闡述了PWM DC-DC變換器電路和工作原理及其動態特性，同時也深度討論了PWM DC-DC變換器控制設計。主要內容包括：DC-DC變換器基礎；DC-DC變換器電路；動態建模；功率級動態特性；閉環性能；電壓模控制及反饋設計；電流模控制及補償設計；電流模控制的採樣效應。

《脈寬調製DC-DC功率變換:電路、動態特性與控制設計》對於專業領域的工程師、本科生和研究生來說是一本理想的參考書。

圖書目錄

譯者序

原書前言

第一部分 DC-DC功率變換電路

第1章 PWM DC-DC功率變換2

1.1PWM DC-DC功率變換2

1.1.1DC-DC功率變換2

1.1.2PWM技術4

1.2DC-DC功率變換系統4

1.3PWM DC-DC變換器的特性和問題6

1.4本章重點7

參考文獻8

第2章 功率級元器件9

2.1半導體開關9

2.1.1MOSFET9

2.1.2二極體10

2.1.3作為單刀雙擲開關的MOSFET-二極體對11

2.2能量存儲與傳輸器件12

2.2.1電感器12

2.2.2電容器18

2.2.3變壓器23

2.3實際套用中的開關電路28

2.3.1電磁閥驅動電路28

2.3.2電容器充電電路32

2.4小結37

參考文獻38

習題38

第3章 Buck變換器54

3.1理想的降壓DC-DC功率變換54

3.2Buck變換器：降壓DC-DC變換器56

3.2.1Buck變換器的演變56

3.2.2頻域分析57

3.3Buck變換器的啟動瞬態59

3.3.1分段線性分析59

3.3.2啟動回響60

3.4穩態中的Buck變換器61

3.4.1電路分析技巧61

3.4.2穩態分析62

3.4.3輸出電壓紋波的估算64

3.5不連續導通模式（DCM）中的Buck變換器69

3.5.1DCM工作的緣由69

3.5.2DCM工作的條件71

3.5.3DCM的穩態工作73

3.6Buck變換器的閉環控制77

3.6.1閉環反饋控制器77

3.6.2閉環控制Buck變換器的回響80

3.7小結85

參考文獻86

習題86

第4章 DC-DC功率變換器電路97

4.1Boost變換器97

4.1.1Boost變換器的演變97

4.1.2CCM的穩態分析99

4.1.3DCM的穩態分析103

4.1.4寄生電阻對電壓增益的影響104

4.2Buck/Boost變換器107

4.2.1Buck/Boost變換器的演變107

4.2.2CCM的穩態分析109

4.2.3DCM的穩態分析112

4.3三種基本變換器的結構及電壓增益113

4.4反激變換器：變壓器隔離Buck/Boost變換器115

4.4.1反激變換器的演變116

4.4.2CCM的穩態分析117

4.4.3DCM的穩態分析120

4.5橋式Buck衍生隔離DC-DC變換器122

4.5.1開關網路及多繞組變壓器123

4.5.2全橋變換器126

4.5.3半橋變換器130

4.5.4推挽變換器130

4.6正激變換器134

4.6.1基本工作原理134

4.6.2第三繞組復位的正激變換器138

4.6.3雙開關正激變換器142

4.7小結145

參考文獻145

習題146

第二部分 PWM DC-DC變換器的建模、動態特性與設計

第5章 PWM DC-DC變換器建模162

5.1PWM變換器建模概述162

5.2平均功率級動態特性164

5.2.1狀態空間平均165

5.2.2電路平均170

5.2.3電路平均技術的一般化177

5.2.4電路平均和狀態空間平均178

5.3線性化平均功率級動態特性179

5.3.1非線性函式和小信號模型的線性化179

5.3.2PWM開關的小信號模型——PWM開關模型180

5.3.3變換器功率級的小信號模型182

5.4變換器功率級的頻率回響184

5.4.1功率級的正弦回響184

5.4.2功率級的頻率回響和s域小信號模型187

5.5PWM模組的小信號增益188

5.6PWM DC-DC 變換器的小信號模型189

5.6.1電壓反饋電路190

5.6.2PWM變換器的小信號模型191

5.7小結193

參考文獻193

習題194

第6章 功率級傳遞函式198

6.1傳遞函式的伯德圖198

6.1.1基本定義198

6.1.2乘數因子的伯德圖200

6.1.3傳遞函式的伯德圖構建208

6.1.4從伯德圖推導傳遞函式211

6.2Buck變換器的功率級傳遞函式213

6.2.1輸入-輸出傳遞函式213

6.2.2占空比-輸出傳遞函式216

6.2.3負載電流-輸出傳遞函式219

6.3Boost 變換器的功率級傳遞函式220

6.3.1輸入-輸出傳遞函式220

6.3.2占空比-輸出傳遞函式和右半平面零點221

6.3.3負載電流-輸出傳遞函式224

6.3.4右半平面零點的物理起源225

6.4Buck/Boost變換器的功率級傳遞函式228

6.5小信號分析的經驗方法230

6.6小結232

參考文獻234

習題234

第7章 PWM DC-DC變換器的動態性能241

7.1穩定性241

7.2頻域性能準則243

7.2.1環路增益243

7.2.2音頻敏感度244

7.2.3輸出阻抗245

7.3時域性能準則246

7.3.1階躍負載回響246

7.3.2階躍輸入回響247

7.4DC-DC變換器的穩定性248

7.4.1線性時不變系統的穩定性248

7.4.2DC-DC變換器的小信號穩定性249

7.5奈奎斯特準則249

7.6相對穩定性：增益裕度和相位裕度254

7.7小結259

參考文獻260

習題260

第8章 閉環性能和反饋補償267

8.1漸近分析法267

8.1.1漸近分析法的概念267

8.1.2漸近分析法的示例269

8.2頻域性能274

8.2.1音頻敏感度275

8.2.2輸出阻抗276

8.3電壓反饋補償和環路增益278

8.3.1單積分器的問題278

8.3.2電壓反饋補償280

8.4補償設計和閉環性能282

8.4.1電壓反饋補償和迴路增益282

8.4.2反饋補償設計指南284

8.4.3電壓反饋補償和閉環性能286

8.4.4相位裕度和閉環性能295

8.4.5補償零點和瞬態回響速度300

8.4.6階躍負載回響302

8.4.7非最小相位系統案例：Boost和Buck/Boost變換器306

8.5小結309

參考文獻310

習題310

第9章 PWM變換器的建模、分析與設計的實際考慮329

9.1PWM變換器模型的一般化329

9.1.1帶寄生電阻的變換器建模330

9.1.2DCM工作中PWM變換器的建模和分析335

9.1.3隔離PWM變換器的建模343

9.2帶實際電壓源系統的DC-DC變換器的設計和分析348

9.2.1音頻敏感性分析349

9.2.2穩定性分析350

9.2.3穩壓DC-DC變換器的輸入阻抗357

9.2.4源阻抗引起不穩定性的起因360

9.2.5源阻抗的控制設計361

9.2.6源阻抗對環路增益和輸出阻抗的影響362

9.3非電阻負載的考慮362

9.4小結365

參考文獻366

習題366

第三部分 電流模控制

第10章 電流模控制——功能基礎及經典分析374

10.1電流模控制基礎374

10.1.1峰值電流模控制的演進375

10.1.2峰值電流模控制的優點和問題382

10.1.3平均電流模控制和充電控制383

10.2經典分析和控制設計流程386

10.2.1峰值電流模控制的小信號模型387

10.2.2環路增益分析391

10.2.3穩定性分析393

10.2.4電壓反饋補償396

10.2.5控制設計流程400

10.2.6DCM中變換器動態特性分析407

10.3峰值電流模控制的閉環性能411

10.3.1音頻敏感度分析411

10.3.2輸出阻抗分析415

10.3.3階躍負載回響分析418

10.4Boost和Buck/Boost變換器的電流模控制428

10.4.1穩定性分析和控制設計428

10.4.2環路增益分析437

10.5小結442

參考文獻443

習題444

第11章 電流模控制——採樣效應及新型控制設計流程450

11.1電流模控制的採樣效應450

11.1.1採樣效應的起因和結果451

11.1.2採樣效應的建模方法學453

11.1.3正反饋增益454

11.1.4完整的電流模控制s域模型454

11.1.5兩種流行的電流模控制s域模型455

11.2電流模控制s域模型表達式457

11.2.1修改後的小信號模型457

11.2.2調製器增益F*m458

11.2.3採樣效應的s域表示He(s)459

11.2.4正反饋增益466

11.3電流模控制用新型控制設計流程470

11.3.1新型功率級模型470

11.3.2帶電流閉環的控制-輸出傳遞函式472

11.3.3控制設計流程477

11.3.4新型和經典設計流程間的相關性489

11.4帶光耦合器隔離電流模控制的離線反激變換器493

11.4.1離線電源494

11.4.2帶光耦合器隔離反饋的反激變換器電流模控制494

11.5小結506

參考文獻507

習題508