DC/DC 转换器知识手册

第一章: 功率调节概述
现代AC-DC和DC-DC转换器通过有效的功率转换，为许多电子仪器， 设备和系统提供了受控制的， 安全的，高度稳压的直流电源。 几年前，变压器， 整流器和线性稳压器还是功率转换技术界的主流产品。但是就如同LED逐渐代替了普通灯泡，DC-DC转换器也逐渐取代了线性稳压器，初级端的开关控制也逐 渐取代了主流的50Hz变压器。

第二章: 反馈回路
DC-DC功率转换设计中， 一些重要的设计准都涵盖对反馈补偿的计算和方法论。计算反馈回路中的变量时，如果选择不适当， 转换器可能会出现不稳定和稳压失败的情况。 反馈回路在DC-DC转换器中的功能是保持输出电压的稳定， 并且这个电压值仅仅是由一个参考电压值决定的， 也就是说负载， 输入电压和环境变化对输出电压都不造成影响。

第三章: 如何理解规格书上的各项参数
每个负责的制造商都会为它们的产品提供一个规格书，其中至少会罗列出最基本的操作参数，总体尺寸和引脚连接。 但在比较两个DC-DC转换器时， 首先要理解各个参数的含义才能进行有效的对比。

第四章: DC-DC转换器的保护
正如前言所介绍的， DC-DC转换器的功能之一是保护应用。最基础的保护是使负载与电源匹配， 并且当输入过压或欠压时保持输出电压稳定， 但是DC-DC转换器还应该是防止系统故障的重要组件。 比如，输出过载限制和短路保护不仅能在负载失效时停止转换器

第五章: 输入输出滤波
由于内部振荡器的脉冲， 输出电容不断充放电， 这样的话所有DC-DC转换器的输出电压都有纹波。 基于不同的拓扑， 这个输出纹波的频率可能等于震荡频率也可能是震荡频率的两倍，一般大约在100-200kHz的范围里。 开关电压的尖峰叠加在纹波之上， 它的频率要高的多， 一般大约在MHz的范围。

第六章: 安全
各种安全标准和规章的最主要目的是避免损伤， 生命损失或财产损害，潜在危险是按以下级别定义的：电击，危险能量，火与烟，物理损伤， 辐射和化学灾害。 这里“危险”和“灾害”经常互换使用。

第七章: 可靠性
几乎从电子设备出现开始，人们一直关心这些设备能够正常工作的时间长度。 由于没有人可以精确地预测未来， 人们用统计法来预测元器件， 装配件或者装置的可靠性。

第八章: LED 特性
战争的第一要素就是“了解敌人”。对固态照明 (Solid State Lighting/SSL) 而言也是一样的道理 – 如果不了解LED工作原理的话， 那么有时应用可能无法正常工作。 LED是一种非线性器件。当施加于LED上的电压很低时，LED处于截止状态。

第九章: DC-DC应用实例
许多应用都需要DC-DC转换。 根据预测2020年DC-DC转换器将突破350亿美元的市场。但对很多电路设计者来说，DC-DC转换器是一个“黒盒”：一个像电感或三极管一样的元件， 实现某种特定的功能。

第十章：磁学
第十章介绍电感和变压器磁性的基本原理，包括术语、磁芯饱和、空气间隙电感、磁芯几何、磁芯损耗、趋肤效应和邻近效应。升降压型DC/DC转换器设计的实例将示范如何正确选择磁性组件尺寸以及如何计算磁芯和开关组件的损耗。

第1章：历史介绍
您是否曾经想过为什么我们有115VAC或230VAC主电源电压，50Hz或60Hz？是谁决定了这些数值？本章将介绍交流电源的发展历史。

第2章：线性AC/DC电源
现代的世界中，线性AC/DC电源是否还有生存空间，又或者开关电源是唯一的解答？

第3章：视在、无功和有功功率
以一杯啤酒为例：有功功率是啤酒液体，无功功率是顶部泡沫，视在功率则是整杯啤酒。本章将说明“可用电”与“浪费电”之间的数理关系。

第4章：交流电理论
本章将涵盖阻抗图、相量以及负一的虚平方根的重要性。偏振光和麦克斯韦场方程之间有什么联系？

第5章：无源组件
电源的工作寿命通常受电容的限制。100µF的电容器何时不再是100µF？本章将介绍应力因素以及如何设计使用寿命超过20年的AC/DC转换器。

第6章：有源组件
MosFET、IGBT、SiC还是GaN？本章将介绍功率开关晶体管的基础知识，以及如何设计高可靠开关。

第7章：功率因数校正
AC/DC转换器通常有功率因数校正的法规要求。可以使用哪些技术？它们各自的优缺点是什么它们各自的优缺点是什么？

第8章：AC/DC转换器拓扑
本章将概述交流电源的拓扑结构：单端、准谐振、两晶体管、交错、并联、半桥和全桥、单相和三相。如果未列在这里，代表您可能不需要它！

第9章：无变压器AC电源
并非所有的AC/DC电源都需要变压器。IoT与非隔离式AC/DC转换器又有何关系呢？

第10章：无线电源
自特斯拉时代以来，人们一直都有野心想要做出没有电线的电源。现在随着Qi和其他标准出现，无线电源逐渐不再仅限于电动牙刷的应用，而是成为一种非常有用的电力传输技术。

第11章：反馈
反馈是每个稳定系统的本质。如何设计电源以对负载或输入电压的突然变化做出快速反应，而在负载恒定时保持平滑？为什么光耦合器是最弱的一环？我们还有哪些替代选择？

第12章：低待机功耗技术
在全速和深度睡眠模式之间，微处理器的电流消耗相差1亿倍。要如何设计电源以在需要时提供全功率，但在负载接近于零时功率的消耗降到最低？

第13三章：测量交流电
“Wer misst, misst Mist!“ 测量交流电并不像测量直流电那么简单。本章概述了各种交流电测量技术，并解释为什么万用表可能无法告诉您全部的真相。

第 1 章：EMC 基础知识
本章节为引言，涵盖电场、磁场和电磁场的概念，基本的麦克斯韦方程，以及电磁波在不同材料中的移动速度。

第 2 章：分析
在第 1 章的基础上，本章解释了可以根据波长使用的集总电路和集肤效应模型，以分析电路行为。

第 3 章：输电线路
在较高频率下，电磁波沿着导体移动，受到共振、反射和驻波效应的影响。这些现象可能会导致信号完整性大幅降低，并产生过多的辐射干扰，因此可能需要阻抗匹配。同样，为了达到峰值性能，有特定用途的 PCB 天线也需要正确匹配。

第 4 章：电磁耦合
本章介绍了近场和远场之间的区别，以及这些场如何从噪声源耦合到受影响的电路，以及可以用来阻挡干扰的不同对策，无论是电容耦合、电感耦合还是电流耦合。

第 5 章：降噪技术
根据噪声干扰类型（差分或共模），确定最有效的噪声滤波器的位置和类型。

第 6 章：PCB 布局阻抗
PCB 轨道和过孔具有固有的直流电阻和交流阻抗，这将影响电路中的电流流动。本章详细介绍如何根据所用信号的频率计算这些值以达到所需目标阻抗，并介绍傅立叶变换和谐波频谱的概念。

第 7 章：滤波器
滤波器可以按类型、拓扑、等级和操作模式进行分类，因此要实现良好的设计，了解哪种滤波器会拦截噪声干扰或传导噪声干扰至关重要。本章还介绍滤波器频率和相位响应（博德图）以及使用滤波器和铁氧体磁珠的 EMI 对策。本章还对上一章进行了补充，涵盖由于 PCB 布局不正确而导致的意外天线和较差的滤波器性能。

第 8 章：EMC 标准
电子电路必须满足许多技术标准才能通过 EMC 认证，而这些标准的数量之多可能会令人望而却步。本章介绍通用和基本概念以及产品标准，并介绍最重要的标准，根据所需的类别和级别，解释每个标准所涵盖的内容，以及如何测试这些标准。提前了解应用必须满足的标准很重要，因为要确保产品合规，可能需要对 PCB 进行物理改造以及对设计或物料清单进行更改。

第 9 章：PFC
功率因数校正是许多电源和 LED 驱动器的一项基本要求。本章涵盖基本术语（视在功率、无功功率和有功功率以及功率因数）以及可用于功率因数校正和限制 THD 的解决方案。

第 10 章：测量 EMC
本章介绍测试和测量产品以检查其是否符合必要 EMC 标准所需的设备，包括天线、腔室、EM 接收器和 LISN。

基础知识导论
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基础知识导论
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