开关变换器设计与应用

本书是作者根据多年从事电力电子技术教学与科研工作的经验，从电力电子实践教学需求出发，并在学习、研究国内外教材及相关参考文献基础上编著而成的。本书针对电力电子应用领域应用广泛的开关变换器技术，以研制开关变换器为目标，较为系统地阐述了PWM控制电路设计、驱动电路设计、辅助电路设计、热设计、磁设计、建模与仿真六部分基本内容，为开关变换器设计、应用及研究提供了理论和技术基础。

绪论1
第1章PWM控制电路设计9
1.1功率变换电路基础9
1.1.1线性电源9
1.1.2开关电源11
1.2PWM模拟控制电路12
1.2.1分立元件组成的PWM控制电路12
1.2.2单端PWM控制芯片15
1.2.3桥式PWM控制芯片18
1.2.4三相逆变桥SPWM控制集成电路22
1.3PWM数字控制26
1.3.1标准51单片机PWM控制27
1.3.2TMS320F2812的PWM控制28
1.3.3TMS320F28335的PWM控制33
思考与练习42
第2章驱动电路设计43
2.1驱动电路设计准则43
2.1.1驱动电路基本功能43
2.1.2驱动电路与控制电路的隔离问题44
2.1.3驱动电路的共地问题44
2.1.4驱动电路的驱动能力和驱动电阻的选择45
2.2单管非隔离驱动电路46
2.2.1分立元件驱动电路设计46
2.2.2单管驱动芯片46
2.3单管隔离驱动48
2.3.1光耦隔离驱动48
2.3.2单管集成驱动模块49
2.4桥式驱动电路52
2.4.1电压自举电路52
2.4.2半桥驱动电路53
2.4.3大功率半桥驱动电路55
2.5专用集成驱动器58
2.6IPM控制接口设计62
2.7宽禁带功率器件碳化硅和氮化镓MOS管的驱动设计65
2.7.1SiCMOS管驱动电路要求65
2.7.2SiCMOS管驱动电路布局66
2.7.3SiCMOS管驱动电阻选择66
2.7.4GaNHEMT管驱动电路要求67
思考与练习68
第3章辅助电路设计69
3.1采样反馈电路69
3.1.1非隔离采样反馈电路69
3.1.2隔离采样反馈电路70
3.2缓冲电路设计74
3.3IGBT过电流保护设计77
3.3.1IGBT承受短时过载电流能力分析77
3.3.2IGBT过流保护方案分析78
3.4直流滤波电路设计81
3.5逆变器滤波电路设计81
3.5.1并网逆变器L型滤波电感设计82
3.5.2离网逆变器LC型滤波电路设计83
3.5.3并网逆变器LCL型滤波电路设计84
思考与练习86
第4章热设计87
4.1热设计基本原理87
4.1.1基本传热机理87
4.1.2热阻网络88
4.1.3器件温度计算案例90
4.2典型电路的功率器件热设计91
4.2.1反激变换器中功率器件热设计92
4.2.2单相全桥逆变电路中功率器件热设计96
4.3散热器选型101
4.3.1风冷散热器102
4.3.2水冷散热器103
4.4开关变换器系统热管理104
4.4.1元器件级热管理104
4.4.2变换器级热管理105
4.4.3系统级热管理106
4.4.4集成热管理107
思考与练习108
第5章磁设计109
5.1磁性材料的概述109
5.1.1磁性元件在开关变换器中的作用109
5.1.2磁性元件设计的必要性109
5.1.3磁性材料的磁化109
5.1.4磁性材料的基本特性112
5.2高频变压器设计114
5.2.1磁芯材料和形状114
5.2.2磁芯型号的确定116
5.2.3绕组线径确定122
5.2.4高频变压器设计的折中考虑因素126
5.2.5高频变压器设计示例127
5.3电感和反激变压器设计129
5.3.1电感设计方法129
5.3.2电感设计示例132
5.3.3反激变压器设计方法132
5.3.4反激变压器设计示例133
思考与练习135
第6章建模与仿真136
6.1仿真软件简介136
6.2MATLAB/Simulink建模与仿真137
6.2.1MATLAB/Simulink仿真环境启动137
6.2.2MATLAB/Simulink常用元件库介绍138
6.2.3MATLAB/Simulink电力电子相关元件库介绍141
6.2.4单端反激式DC/DC变换器建模仿真146
6.2.5半桥式DC/DC变换器建模仿真168
6.2.6三相桥式逆变器建模仿真176
6.3MATLAB/Simulink实物仿真接口建模设计180
6.4PSIM建模仿真方法186
6.4.1PSIM软件的使用方法186
6.4.2PSIM仿真实例189
6.5PSIM实物建模仿真设计194
思考与练习198
参考文献199