开关电源原理与应用设计实验教程

基 础 篇
第1章 实验基础知识 3
1.1 实验的意义 3
1.1.1 实验重要性 3
1.1.2 实验目的 3
1.1.3 实验要求 4
1.2 实验报告格式 6
1.3 实验数据测量 7
1.3.1 实验数据测量概述 7
1.3.2 实验数据处理 10
1.3.3 误差分析 13
1.3.4 有效数字及其运算规则 17
第2章 电源基础知识 23
2.1 接地技术 23
2.1.1 接地措施 24
2.1.2 布线措施 24
2.1.3 电源单元电路与负载电路系统的连接措施 24
2.2 耦合技术 25
2.2.1 光电耦合技术 25
2.2.2 变压器磁耦合技术 26
2.2.3 光电与磁混合耦合技术 29
2.2.4 直接耦合技术 30
2.3 屏蔽技术 31
2.3.1 软屏蔽技术 32
2.3.2 硬屏蔽技术 37
2.4 电源单元电路中的PCB布线技术 40
2.4.1 PCB布线的设计流程 40
2.4.2 参数设置 40
2.4.3 元器件布局 41
2.4.4 PCB设计原则 42
2.4.5 散热问题的解决 42
2.4.6 接地极的设计 44
2.4.7 PCB漏电流的考虑 46
2.4.8 电源单元电路中几种基本电路的布线方法 46
2.5 电磁兼容(EMC)技术 48
2.6 电源的几个概念 57
2.6.1 纹波电压 57
2.6.2 线性调整率 61
2.6.3 负载调整率 61
2.6.4 转换效率 62
技 术 篇
第3章 高效低压差线性稳压器(LDO)实验 67
3.1 实验原理 67
3.1.1 线性稳压器的工作原理 67
3.1.2 线性稳压电源的优点和缺点 69
3.1.3 线性稳压器与开关稳压器的区别 70
3.1.4 线性稳压器的技术参数 70
3.2 低压差线性稳压器(LDO)实验板 72
3.3 实验内容 74
3.4 思考题 76
第4章 脉宽调制信号(PWM)发生器实验 77
4.1 实验原理 77
4.1.1 脉宽调制(PWM)信号发生器 77
4.1.2 正弦波脉宽调制(SPWM)信号发生器 78
4.1.3 PWM信号发生器的应用 79
4.1.4 悬浮栅驱动器 80
4.2 PWM/SPWM发生器实验板 82
4.3 实验内容 85
4.4 思考题 86
第5章 非隔离式升压型DCDC变换器(Boost)实验 87
5.1 实验原理 87
5.1.1 非隔离式升压型DCDC变换器的工作原理 87
5.1.2 功率因数校正(PFC) 93
5.2 非隔离式升压型DCDC变换器实验板 98
5.2.1 实验板的技术指标 98
5.2.2 实验板的用途 99
5.2.3 实验板的硬件组成 99
5.3 实验内容 101
5.4 思考题 102
第6章 非隔离式降压型DCDC变换器(Buck)实验 103
6.1 实验原理 103
6.1.1 非隔离式降压型DCDC变换器的工作原理 103
6.1.2 非隔离式降压型DCDC变换器的设计 111
6.2 非隔离式降压型DCDC变换器实验板 115
6.2.1 实验板的技术指标 115
6.2.2 实验板的用途 116
6.2.3 实验板的硬件组成 116
6.3 实验内容 117
6.4 练习题 119
第7章 非隔离式反向型DCDC变换器(BuckBoost)实验 120
7.1 实验原理 120
7.1.1 非隔离式反向型DCDC变换器的工作原理 120
7.1.2 非隔离式反向型DCDC变换器的设计 121
7.2 非隔离式反向型DCDC变换器实验板 122
7.2.1 实验板的技术指标 122
7.2.2 实验板的用途 122
7.2.3 实验板的硬件组成 123
7.3 实验内容 125
7.4 思考题 126
拓 展 篇
第8章 单端正激型DCDC变换器实验 129
8.1 实验原理 129
8.1.1 单端正激型DCDC变换器的基本电路形式 129
8.1.2 单端正激型DCDC变换器电路中的功率开关管 130
8.1.3 励磁回路 130
8.1.4 单端正激型DCDC变换器电路中的续流二极管 132
8.1.5 单端正激型DCDC变换器电路的变形 132
8.1.6 单端正激型DCDC变换器电路中的PWM电路 141
8.1.7 单端正激型DCDC变换器功率开关变压器的设计 141
8.2 正激型DCDC变换器实验板 144
8.2.1 实验板的技术指标 144
8.2.2 实验板的用途 145
8.2.3 实验板的硬件组成 145
8.3 实验内容 148
8.4 思考题 150
第9章 单端反激型DCDC变换器实验 151
9.1 实验原理 151
9.1.1 单端反激型DCDC变换器的基本电路形式 151
9.1.2 单端反激型DCDC变换器电路中的功率开关管 153
9.1.3 单端反激型DCDC变换器电路的变形 154
9.1.4 单端反激型DCDC变换器电路中的PWM电路 155
9.1.5 单端反激型DCDC变换器功率开关变压器的设计 155
9.2 单端反激型DCDC变换器实验板 160
9.2.1 实验板的技术指标 160
9.2.2 实验板的用途 161
9.2.3 实验板的硬件组成 161
9.3 实验内容 163
9.4 思考题 165
第10章 推挽式DCDC变换器实验 166
10.1 实验原理 166
10.1.1 自激型推挽式DCDC变换器电路的早期开发 166
10.1.2 自激型推挽式DCDC变换器电路的构成与原理 168
10.1.3 自激型推挽式DCDC变换器电路中功率开关变压器的设计 174
10.1.4 自激型推挽式DCDC变换器电路中功率开关管的选择 176
10.1.5 自激型推挽式双变压器DCDC变换器电路 180
10.1.6 自激型推挽式DCDC变换器应用电路举例 183
10.1.7 他激型推挽式DCDC变换器实际电路 183
10.1.8 他激型推挽式DCDC变换器电路中的功率开关变压器 185
10.1.9 他激型推挽式DCDC变换器电路中的功率开关管 185
10.1.10 他激型推挽式DCDC变换器电路中的双管共态导通问题 186
10.1.11 他激型推挽式DCDC变换器电路中的PWM/PFM电路 192
10.1.12 他激型推挽式DCDC变换器电路设计实例 192
10.2 隔离式推挽型DCDC变换器实验板 201
10.2.1 实验板的技术指标 201
10.2.2 实验板的用途 201
10.2.3 实验板的硬件组成 201
10.3 实验内容 204
10.4 思考题 206
第11章 桥式DCDC变换器实验 207
11.1 实验原理 207
11.1.1 桥式DCDC变换器的实际电路 207
11.1.2 自激型半桥式DCDC变换器实际电路 210
11.1.3 他激型半桥式DCDC变换器实际电路 217
11.1.4 全桥式DCDC变换器实际电路 238
11.2 隔离式全桥型DCDC变换器实验板 242
11.2.1 实验板的技术指标 242
11.2.2 实验板的用途 243
11.2.3 实验板的硬件组成 243
11.3 实验内容 245
11.4 思考题 247
参考文献 248