脉宽调制DC-DC功率变换——电路、动态特性与控制设计

《脉宽调制DC-DC功率变换——电路、动态特性与控制设计》是涉及脉宽调制（PWM）DC-DC功率变换技术的性参考书。本书为功率电子学领域工程师、研究人员和学生理解PWMDC-DC变换器提供全面而完整的指南。全书分为三个部分，阐述了PWMDC-DC变换器电路和工作原理及其动态特性，同时也深度讨论了PWMDC-DC变换器控制设计。主要内容包括：DC-DC变换器基础；DC-DC变换器电路；动态建模；功率级动态特性；闭环性能；电压模控制及反馈设计；电流模控制及补偿设计；电流模控制的采样效应。《脉宽调制DC-DC功率变换——电路、动态特性与控制设计》提供完整的个性化测试题和仿真结果，以及可下载的PPT文件和可直接运行的PSpice程序。本书对于专业领域的工程师、本科生和研究生来说是一本理想的参考书。

   Byungcho Choi是韩国大邱庆北国立大学电子工程与计算机科学学院教授。他在弗吉尼亚州布莱克斯堡的弗吉尼亚理工大学获得博士学位。在过去的20年里，Choi博士一直在PWM DC-DC功率变换领域从事相关的教学与研究工作。

译者序
原书前言
第一部分DC-DC功率变换电路
第1章PWMDC-DC功率变换2
1.1PWMDC-DC功率变换2
1.1.1DC-DC功率变换2
1.1.2PWM技术4
1.2DC-DC功率变换系统4
1.3PWMDC-DC变换器的特性和问题6
1.4本章重点7
参考文献8
第2章功率级元器件9
2.1半导体开关9
2.1.1MOSFET9
2.1.2二极管10
2.1.3作为单刀双掷开关的MOSFET-二极管对11
2.2能量存储与传输器件12
2.2.1电感器12
2.2.2电容器18
2.2.3变压器23
2.3实际应用中的开关电路28
2.3.1电磁阀驱动电路28
2.3.2电容器充电电路32
2.4小结37
参考文献38
习题38
第3章Buck变换器54
3.1理想的降压DC-DC功率变换54
3.2Buck变换器：降压DC-DC变换器56
3.2.1Buck变换器的演变56
3.2.2频域分析57
3.3Buck变换器的启动瞬态59
3.3.1分段线性分析59
3.3.2启动响应60
3.4稳态中的Buck变换器61
3.4.1电路分析技巧61
3.4.2稳态分析62
3.4.3输出电压纹波的估算64
3.5不连续导通模式（DCM）中的Buck变换器69
3.5.1DCM工作的缘由69
3.5.2DCM工作的条件71
3.5.3DCM的稳态工作73
3.6Buck变换器的闭环控制77
3.6.1闭环反馈控制器77
3.6.2闭环控制Buck变换器的响应80
3.7小结85
参考文献86
习题86
第4章DC-DC功率变换器电路97
4.1Boost变换器97
4.1.1Boost变换器的演变97
4.1.2CCM的稳态分析99
4.1.3DCM的稳态分析103
4.1.4寄生电阻对电压增益的影响104
4.2Buck/Boost变换器107
4.2.1Buck/Boost变换器的演变107
4.2.2CCM的稳态分析109
4.2.3DCM的稳态分析112
4.3三种基本变换器的结构及电压增益113
4.4反激变换器：变压器隔离Buck/Boost变换器115
4.4.1反激变换器的演变116
4.4.2CCM的稳态分析117
4.4.3DCM的稳态分析120
4.5桥式Buck衍生隔离DC-DC变换器122
4.5.1开关网络及多绕组变压器123
4.5.2全桥变换器126
4.5.3半桥变换器130
4.5.4推挽变换器130
4.6正激变换器134
4.6.1基本工作原理134
4.6.2第三绕组复位的正激变换器138
4.6.3双开关正激变换器142
4.7小结145
参考文献145
习题146
第二部分PWMDC-DC变换器的建模、动态特性与设计
第5章PWMDC-DC变换器建模162
5.1PWM变换器建模概述162
5.2平均功率级动态特性164
5.2.1状态空间平均165
5.2.2电路平均170
5.2.3电路平均技术的一般化177
5.2.4电路平均和状态空间平均178
5.3线性化平均功率级动态特性179
5.3.1非线性函数和小信号模型的线性化179
5.3.2PWM开关的小信号模型——PWM开关模型180
5.3.3变换器功率级的小信号模型182
5.4变换器功率级的频率响应184
5.4.1功率级的正弦响应184
5.4.2功率级的频率响应和s域小信号模型187
5.5PWM模块的小信号增益188
5.6PWMDC-DC变换器的小信号模型189
5.6.1电压反馈电路190
5.6.2PWM变换器的小信号模型191
5.7小结193
参考文献193
习题194
第6章功率级传递函数198
6.1传递函数的伯德图198
6.1.1基本定义198
6.1.2乘数因子的伯德图200
6.1.3传递函数的伯德图构建208
6.1.4从伯德图推导传递函数211
6.2Buck变换器的功率级传递函数213
6.2.1输入-输出传递函数213
6.2.2占空比-输出传递函数216
6.2.3负载电流-输出传递函数219
6.3Boost变换器的功率级传递函数220
6.3.1输入-输出传递函数220
6.3.2占空比-输出传递函数和右半平面零点221
6.3.3负载电流-输出传递函数224
6.3.4右半平面零点的物理起源225
6.4Buck/Boost变换器的功率级传递函数228
6.5小信号分析的经验方法230
6.6小结232
参考文献234
习题234
第7章PWMDC-DC变换器的动态性能241
7.1稳定性241
7.2频域性能准则243
7.2.1环路增益243
7.2.2音频敏感度244
7.2.3输出阻抗245
7.3时域性能准则246
7.3.1阶跃负载响应246
7.3.2阶跃输入响应247
7.4DC-DC变换器的稳定性248
7.4.1线性时不变系统的稳定性248
7.4.2DC-DC变换器的小信号稳定性249
7.5奈奎斯特准则249
7.6相对稳定性：增益裕度和相位裕度254
7.7小结259
参考文献260
习题260
第8章闭环性能和反馈补偿267
8.1渐近分析法267
8.1.1渐近分析法的概念267
8.1.2渐近分析法的示例269
8.2频域性能274
8.2.1音频敏感度275
8.2.2输出阻抗276
8.3电压反馈补偿和环路增益278
8.3.1单积分器的问题278
8.3.2电压反馈补偿280
8.4补偿设计和闭环性能282
8.4.1电压反馈补偿和回路增益282
8.4.2反馈补偿设计指南284
8.4.3电压反馈补偿和闭环性能286
8.4.4相位裕度和闭环性能295
8.4.5补偿零点和瞬态响应速度300
8.4.6阶跃负载响应302
8.4.7非最小相位系统案例：Boost和Buck/Boost变换器306
8.5小结309
参考文献310
习题310
第9章PWM变换器的建模、分析与设计的实际考虑329
9.1PWM变换器模型的一般化329
9.1.1带寄生电阻的变换器建模330
9.1.2DCM工作中PWM变换器的建模和分析335
9.1.3隔离PWM变换器的建模343
9.2带实际电压源系统的DC-DC变换器的设计和分析348
9.2.1音频敏感性分析349
9.2.2稳定性分析350
9.2.3稳压DC-DC变换器的输入阻抗357
9.2.4源阻抗引起不稳定性的起因360
9.2.5源阻抗的控制设计361
……