第1章 概论
1.1 能源变换电子电路的应用领域
1.1.1 信息和电信产业的应用
1.1.2 可再生能源变换的应用
1.1.3 未来的能源变换——燃料电池
1.1.4 电动车辆
1.1.5 电子显示装置的应用
1.1.6 音频放大器
1.1.7 便携式电子设备
1.1.8 高电压物理实验和粒子加速器的应用
1.1.9 照明技术
1.1.10 AC-AC变频器
1.1.11 电力系统调节
1.1.12 制造业的能源回收
1.1.13 航空航天的应用
1.1.14 国防应用
1.1.15 传动和大功率工业的应用
1.1.16 电力电子电路的分类
1.2 电力电子电路工作的基本原理
1.3 功率电路的基本组成: 功率半导体开关和无源电抗元件
1.3.1 不可控开关——功率二极管
1.3.2 半可控开关(晶闸管)
1.3.3 可控开关
1.3.4 氮化镓(GaN)开关技术
1.3.5 功率开关的能耗
1.3.6 无源电抗元件
1.3.7 超级电容器
1.4 占空比控制的恒定开关频率变换器的基本稳态分析
1.4.1 基本DC-DC变换器的输入/输出电压比
1.4.2 连续和断续导通工作模式
1.4.3 基本变换器的元件设计
1.4.4 占空比控制(PWM)的控制器
1.4.5 变换效率, 硬开关和软开关
1.5 开关电容(SC)变换器简介
1.6 频率控制的变换器
1.6.1 谐振变换器
1.6.2 准谐振变换器(QRC)
1.7 AC-DC整流器和DC-AC逆变器概述
1.7.1 整流器
1.7.2 逆变器
1.8 范例分析
1.8.1 范例1
1.8.2 范例2
1.8.3 范例3
1.9 本章小结
习题
参考文献
第2章 DC-DC变换器建模
2.1 功率级建模的目的
2.2 平均状态空间方程和低纹波近似(时间线性化)
2.3 针对CCM工作的变换器, 基于平均状态空间方程的直流电压增益和
交流小信号开环传递函数
2.3.1 直流电压增益和交流开环干线负载电压的传递函数
2.3.2 小信号近似的占空比输出电压的交流传递函数
2.3.3 CCM工作的Boost、 Buck以及Buck-Boost变换器的直流增益和交流小信号开环
传递函数
2.3.4* CCM工作的Boost、 Buck以及Buck-Boost变换器的图解平均模型
2.3.5* CCM工作的DC-DC变换器正则图解的平均模型
2.4 针对DCM工作的变换器, 基于平均状态空间方程的直流电压增益和
交流小信号开环传递函数
2.4.1 降阶的平均模型
2.4.2* 全阶平均模型
2.5* 平均PWM开关模型
2.5.1 连续导通模式(CCM)工作的变换器的平均PWM开关模型
2.5.2 断续导通模式(DCM)工作的变换器的平均PWM开关模型
2.6 开关电阻和二极管正向电压的平均模型, PWM平均模型
2.6.1 开关直流电阻和二极管正向电压的平均模型
2.6.2 PWM平均模型
2.7* 准谐振变换器的直流和小信号分析用平均谐振开关模型
2.7.1 零电流(ZC)谐振开关的平均模型
2.7.2 零电压(ZV)谐振开关的平均模型
2.7.3 ZCS准谐振变换器的直流分析和开环小信号传递函数
2.7.4 ZVS准谐振变换器的直流分析和开环小信号传递函数
2.8 电力电子电路仿真和计算机辅助设计
2.9 范例分析
2.10 本章小结
习题
参考文献
第3章 传统DC-DC PWM硬开关变换
3.1 Buck DC-DC PWM硬开关变换器
3.1.1 电感器直流阻抗的影响
3.1.2 边界控制
3.1.3 考虑电感电流纹波以及电容ESR时, CCM工作的Buck变换器的损耗计算
3.1.4 CCM工作的Buck变换器设计
3.1.5 带输入滤波器的Buck变换器
3.1.6 DCM工作的Buck变换器的稳态分析综述
3.1.7 DCM工作的Buck变换器设计
3.1.8* Buck变换器动态响应的特点
3.2 Boost DC-DC PWM硬开关变换器
3.2.1 稳态CCM工作的Boost变换器
3.2.2 稳态DCM工作的Boost变换器
3.2.3* Boost变换器动态响应的特点
3.3 Buck-Boost DC-DC PWM硬开关变换器
3.3.1 稳态CCM工作的Buck-Boost变换器
3.3.2 稳态DCM工作的Buck-Boost变换器
3.3.3* Buck-Boost变换器动态响应的特点
3.4 uk升降压型(Boost-Buck)DC-DC PWM硬开关变换器
3.4.1 uk变换器的推导和开关工作
3.4.2 CCM工作的uk变换器的稳态分析及设计
3.4.3* 存在寄生电阻的uk变换器直流电压增益和交流小信号特性
3.4.4 设计实例和市售uk变换器
3.4.5* uk变换器的DCM工作
3.4.6* 带耦合电感的uk变换器
3.5 SEPIC PWM硬开关变换器
3.5.1 CCM工作的SEPIC变换器
3.5.2 CCM工作的SEPIC变换器的稳态分析
3.5.3* CCM工作的SEPIC变换器的小信号分析
3.5.4 市售SEPIC变换器: 实例研究
3.5.5* DCM工作的SEPIC变换器
3.5.6* DICM工作的SEPIC变换器的交流分析
3.5.7* 隔离型SEPIC变换器
3.6 Zeta(反向SEPIC)PWM硬开关变换器
3.6.1 CCM工作的Zeta变换器
3.6.2 CCM工作的Zeta变换器的稳态分析
3.6.3* CCM工作的SEPIC变换器的小信号分析
3.6.4 设计案例和范例分析
3.6.5* DCM工作的Zeta变换器
3.6.6* 隔离型Zeta变换器
3.7 正激变换器(正向变换器)
3.7.1 DC-DC变换器结构中高频变压器的作用
3.7.2 正激变换器的推导
3.7.3 CCM工作的正激变换器
3.7.4 DCM工作的正激变换器和CCM与DCM的设计考虑
3.7.5* 多路输出正激变换器
3.7.6* 其他的磁芯复位策略
3.7.7 实用设计案例: 范例分析
3.8* 隔离型uk变换器
3.9 反激变换器
3.9.1 反激变换器推导
3.9.2 反激变换器的CCM和DCM工作
3.9.3 耦合电感器漏感的影响
3.9.4* 反激变换器的小信号模型
3.9.5 反激变换器的设计: 范例分析——实际考虑
3.10 推挽变换器
3.10.1 降压型的推挽变换器(电压驱动)
3.10.2 CCM下的推挽变换器
3.10.3 推挽变换器中的非理想因素
3.10.4 DCM工作
3.10.5* 升压型的推挽变换器(电流驱动)
3.10.6 设计实例
3.11 半桥变换器
3.11.1 Buck半桥变换器拓扑
3.11.2 CCM工作
3.11.3 输入到输出电压变换比和CCM工作的半桥变换器设计
3.11.4 实际问题
3.11.5 DCM工作
3.11.6* 电流驱动半桥变换器
3.12 全桥变换器
3.12.1 全桥拓扑
3.12.2 Buck全桥变换器的CCM工作
3.12.3 输入/输出电压变换比和CCM工作的Buck全桥变换器的设计
3.12.4 实际问题
3.12.5* 其他晶体管控制方式: 移相控制
3.12.6* 电流驱动型全桥变换器
3.13 本章小结
习题
参考文献
第4章 DC-DC变换器的衍生结构
4.1 推挽、 半桥和全桥变换器的倍流整流器(Current Doubler Rectifier, CDR)
4.1.1 倍流整流器的周期运行
4.1.2 具有倍流整流器(CDR)的变换器的电压变换比
4.1.3 电流纹波率
4.1.4* 其他结构的倍流整流器(CDR)
4.1.5 倍流整流器的缺点
4.1.6* 三倍流或多倍流整流器
4.2 倍压和多倍压整流器
4.2.1 全波桥式倍压整流器
4.2.2 Greinacher倍压整流器
4.2.3 三倍压器及常规的Cockcroft-Walton多倍压器
4.2.4* 单电容倍压器
4.2.5 斐波那契开关电容多倍压器
4.2.6 分压器
4.2.7* “经济”电源和4×8电源
4.3 二次变换器
4.3.1 二次Buck变压器
4.3.2* Buck-Boost二次变换器(占空比<0.5)
4.4* 双开关Buck-Boost变换器
4.4.1 升降压交错式双开关Buck-Boost变换器
4.4.2 正输出电压的Z源Buck-Boost变换器
4.5* 开关电容/开关电感集成的基本变换器
4.5.1 基于开关电容/开关电感结构的变换器系列
4.5.2 KY变换器
4.5.3 Watkin-Johnson变换器
4.6* Sheppard-Taylor变换器
4.6.1 连续导通模式(CCM)工作
4.6.2 断续导通模式(DCM)工作
4.6.3 隔离型Sheppard-Taylor变换器
4.7* 有源开关电压应力低的变换器
4.7.1 具有Vin/2初级开关电压应力的四开关全桥型变换器
4.7.2 初级侧开关应力为三分之一输入电压的变换器
4.7.3 三电平Boost变换器
4.8* 电感带抽头的变换器
4.8.1 电感带抽头的Buck变换器和VRM(电压调节模块)
4.8.2 电感带抽头的Boost变换器
4.9* 有中心抽头电感的电流驱动双桥变换器
4.10 本章小结
习题
参考文献
术语表