DC、DC变换器集成电路及应用：混合式DC、DC变换器 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王水平 等 著

图书标签:

• DC-DC变换器
• 集成电路
• 混合式变换器
• 电源管理
• 开关电源
• 电力电子
• 电路设计
• 应用技术
• 模拟电路
• 嵌入式系统

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560616629

版次：1

商品编码：10215447

包装：平装

开本：16开

出版时间：2006-07-01

用纸：胶版纸

页数：438

内容简介

　　本书共收集了在实际工程中应用最多最广泛的混合式DC/DC变换器集成电路30余种，其中以Texas和Maxim公司的芯片为重点。书中除了介绍它们的电性能参数、管脚引线、外形封装、内部原理框图和典型应用电路以外，还给出了各种各样的实用电路和应用电路拓扑。在对这些混合式DC/DC变换器集成电路进行介绍的过程中，针对净化环境、净化电网、节约能源，以及满足政府部门对电磁兼容等方面的要求，重点突出了低电压、大电流和高转换效率这三个方面的混合式DC/DC变换器集成电路的介绍和应用。
　　本书既可供电子工程技术人员，电源技术研究和应用技术人员，仪器、仪表和计算机测控技术人员，大专院校师生以及电子技术业余爱好者参考使用，也可以作为电源产品生产厂家技术开发人员和技术维修人员的参考资料。

目录

第1章 单路输出混合式DC/DC变换器集成电路及应用
1.1 MAX710/MAX711
1.2 MAX753/MAX754
1.3 MAX1672
1.4 MAX1729
1.5 MAX1804
1.6 MAX5911/MAX5912
1.7 UCC2941-3-5-ADJ/UCC3941-3-5-ADJ
1.8 TL499A
1.9 UCC29421/2、UCC39421/2
1.10 UC2577-12/15
1.11 UC2577-ADJ

第2章 多路输出混合式DC/DC变换器集成电路及应用
2.1 MAX680/MAX681
2.2 MAX685
2.3 MAX717～MAX721
2.4 MAX722/MAX723
2.5 MAX768
2.6 MAX769
2.7 MAX782
2.8 MAX783
2.9 MAX786
2.10 MAX847
2.11 MAX863
2.12 MAX864
2.13 MAX865
2.14 MAX1565
2.15 MAX1566/MAX1567
2.16 MAX1584/MAX1585
2.17 MAX1630/MAX1635
2.18 MAX1664
2.19 MAX1715
2.20 MAX1798/MAX1799
2.21 MAX5072
2.22 MAX5073
2.23 TPS2043/TPS2053
2.24 TPS61130/TPS61131/TPS61132
2.25 TPS65100/TPS65105
参考文献

前言/序言

《微功率DC-DC转换器设计与实现》 一、 引言 在现代电子系统日益小型化、低功耗化和集成化的浪潮中，高效、可靠的电源管理成为设计的关键挑战。尤其是在便携式设备、物联网传感器节点、医疗监测设备以及其他对能量效率和体积要求极高的应用领域，微功率DC-DC转换器扮演着至关重要的角色。它们能够在输入直流电压与输出直流电压之间进行高效的能量转换，并根据实际需求进行升压、降压或电压反转，从而优化系统功耗，延长电池寿命，并实现更灵活的供电方案。 本书旨在深入探讨微功率DC-DC转换器的设计、实现与应用。我们将从基本理论出发，逐步深入到电路拓扑、关键元器件选择、控制策略以及实际电路的设计与优化，最终聚焦于如何在微功率场景下实现高性能、低成本且紧凑的DC-DC转换器解决方案。本书特别关注那些对能量采集、低待机功耗和瞬态响应有严苛要求的应用，为工程师、技术人员和相关专业的学生提供一套系统性的学习框架和实践指导。 二、 微功率DC-DC转换器概述 DC-DC转换器，即直流到直流的电压转换器，是将一个直流电压源的输出转换为另一个直流电压的电子设备。根据输出电压与输入电压的关系，DC-DC转换器主要分为三类：升压转换器（Boost Converter）、降压转换器（Buck Converter）和升降压转换器（Buck-Boost Converter）。在微功率应用中，能量的有效利用是首要考虑因素，因此，提高转换效率、降低静态功耗（quiescent current，IQ）以及减小电路体积成为核心追求。 微功率DC-DC转换器通常工作在毫瓦（mW）至几百毫瓦（mW）的功率级别。与大功率DC-DC转换器相比，它们在设计和实现上存在一些显著的差异和挑战： 效率要求极高： 在微功率级别，即使是很小的功耗损失也会显著影响整体效率。因此，需要特别关注电感损耗、开关损耗、二极管损耗以及静态功耗。 低静态功耗： 许多微功率应用需要长时间待机，此时，转换器本身的消耗（静态功耗）对电池寿命的影响尤为关键。理想的微功率DC-DC转换器应具备极低的静态电流，甚至能在无负载或轻负载时将自身功耗降至纳安（nA）级别。 元件尺寸限制： 微功率设备通常对尺寸有严格要求，这使得选择小型化、高集成度的电子元件成为必要。电感、电容和控制IC的尺寸直接影响最终PCB板的面积。 输出纹波控制： 尽管功率较低，但某些敏感的应用（如模拟信号采集）对输出电压的纹波和噪声也可能非常敏感。因此，需要通过合理的滤波设计来满足这些要求。 瞬态响应： 对于需要快速响应负载变化的微功率设备，如数据采集系统，DC-DC转换器必须具备良好的瞬态响应能力，以维持稳定的输出电压。 能量采集集成： 在许多无线传感器网络和物联网节点中，DC-DC转换器常与能量采集模块（如太阳能电池、热电发电机）协同工作，需要支持宽输入电压范围和高效的能量捕获。 三、 核心电路拓扑与工作原理 本书将详细介绍几种在微功率DC-DC转换器设计中最为常用的电路拓扑，并深入剖析其工作原理。 1. 降压转换器（Buck Converter） 基本原理： 降压转换器将较高的直流输入电压降低到较低的直流输出电压。其核心是由一个开关（通常是MOSFET）、一个二极管（或同步整流MOSFET）、一个电感和一个电容组成。通过控制开关的占空比（Duty Cycle），实现电压的比例降低。 微功率降压应用： 在微功率场景下，设计重点在于降低导通损耗和开关损耗。例如，采用低导通电阻（Rds(on)）的MOSFET，并优化开关频率以在效率和元件尺寸之间取得平衡。同步整流技术，即用另一个MOSFET代替续流二极管，可以显著降低导通损耗，尤其是在输出电压较低时。 2. 升压转换器（Boost Converter） 基本原理： 升压转换器将较低的直流输入电压升高到较高的直流输出电压。其基本结构也包含一个开关、一个二极管、一个电感和一个电容。 微功率升压应用： 对于能量采集应用，升压转换器是理想的选择，因为它可以从极低的输入电压（如0.3V）开始工作，并将其升至系统所需的较高电压。设计挑战在于在高占空比下维持效率，以及减小电感饱和电流的选择。 3. 升降压转换器（Buck-Boost Converter） 基本原理： 升降压转换器能够将输入电压升压或降压，输出电压极性与输入电压相反。它结合了升压和降压拓扑的特点。 微功率升降压应用： 在需要更灵活的电压调整范围，并且输出电压极性可以颠倒的应用中，升降压转换器是首选。例如，需要将一个固定电压电池转换为一个可能高于或低于电池电压且极性相反的输出。 4. Cuk 转换器、SEPIC 转换器等 其他拓扑： 除了上述三种基本拓扑，还有Cuk转换器、SEPIC转换器等，它们各有特点，例如Cuk转换器可以实现输入输出电压的电容耦合，降低EMI；SEPIC转换器则允许输入电压超出输出电压。在某些特定的微功率应用中，这些拓扑可能提供更优的解决方案。 四、 关键元器件选型与优化 在微功率DC-DC转换器设计中，对每个元器件的精细选型至关重要，直接影响效率、尺寸、成本和性能。 1. 开关元件（MOSFET） P沟道与N沟道MOSFET： 在微功率降压应用中，通常使用N沟道MOSFET作为主开关，并配合P沟道MOSFET或N沟道MOSFET进行同步整流。在升压和升降压应用中，选择合适的MOSFET是关键。 关键参数： 导通电阻（Rds(on)）： 越低越好，以减小导通损耗。 栅极电荷（Qg）： 越低越好，以减小开关损耗。 阈值电压（Vth）： 应与驱动电压匹配。 耐压（Vds）： 需远大于最大工作电压。 封装： SOT-23、DFN等小型封装是微功率设计的常用选择。 2. 电感 电感值选择： 根据工作频率、输入输出电压、占空比以及允许的最大纹波电流来计算。 饱和电流： 必须高于电路中的峰值电感电流，以避免电感饱和。 直流电阻（DCR）： 越低越好，以减小欧姆损耗。 磁芯材料： 铁氧体、坡莫合金等，需根据工作频率和功率损耗特性选择。 封装： SMD（表面贴装）封装，如0603、0805尺寸的功率电感。 3. 二极管 肖特基二极管（Schottky Diode）： 在非同步整流电路中，肖特基二极管因其较低的正向压降和快速的恢复特性，是微功率应用的首选。 关键参数： 正向压降（Vf）： 越低越好。 反向恢复时间（trr）： 越短越好。 耐压（Vrrm）： 需大于最大反向电压。 集成整流器： 一些IC集成了肖特基二极管，可以简化电路设计。 4. 电容 输出电容： 主要用于滤除输出纹波，保持输出电压的稳定。 容值： 影响纹波大小和瞬态响应。 等效串联电阻（ESR）： 越低越好，以减小纹波电压和发热。 类型： 陶瓷电容（MLCC）因其低ESR和小型化特性，是微功率应用的理想选择。 输入电容： 用于平滑输入电流，减小输入电压的波动。 5. 控制IC 集成度： 高度集成的DC-DC转换器IC通常包含功率开关、驱动电路、PWM控制器、误差放大器、基准电压源等，极大地简化了外部电路设计，并减小了PCB面积。 静态电流（IQ）： 这是微功率应用中最关键的参数之一。选择IQ极低的IC可以显著延长电池寿命。 工作模式： PWM模式： 在重载时提供高效率。 PFM模式（脉冲频率调制）： 在轻载时通过降低开关频率来显著降低静态功耗。 自动PFM/PWM模式： 智能地在不同负载下切换工作模式，实现全负载范围内的最优效率。 集成功能： 过压保护（OVP）、欠压保护（UVP）、过流保护（OCP）、短路保护（SCP）、软启动（Soft-start）、电源正常指示（Power Good）等。 五、 控制策略与设计流程 1. PWM（脉冲宽度调制）控制： 工作原理： 通过改变开关导通时间的比例（占空比）来控制输出电压。 优点： 适用于重载，输出电压调节范围宽。 缺点： 在轻载时效率较低，静态功耗相对较高。 2. PFM（脉冲频率调制）控制： 工作原理： 通过改变脉冲的频率来控制输出电压，在脉冲期间电感和电容储能，无脉冲时负载由电容供电。 优点： 在轻载时静态功耗极低，效率高。 缺点： 在重载时效率下降，输出电压纹波较大。 3. 混合模式控制（PWM/PFM自动切换）： 设计目标： 兼顾重载和轻载时的效率。当负载较重时，IC自动切换到PWM模式；当负载减轻时，自动切换到PFM模式。 应用： 现代微功率DC-DC转换器IC普遍采用此模式。 4. 设计流程： 确定设计需求： 输入电压范围、输出电压、输出电流（最大、最小、典型）、效率目标、纹波要求、尺寸限制、成本目标。 选择合适的拓扑： 根据输入输出电压关系选择Buck, Boost, Buck-Boost等。 选择控制IC： 根据输入输出电压、电流、静态电流、效率、集成功能等需求，从众多IC供应商的产品线中选择。 计算关键元器件参数： 根据IC的参考设计和数据手册，计算电感值、电容值、电阻值等。 进行PCB布局与布线： 遵循IC供应商推荐的布局指南，优化高频电流环路，减小寄生参数，确保良好的散热。 进行原理图设计与仿真： 利用EDA工具进行电路仿真，预测性能，并进行初步优化。 制作原型并进行实际测试： 测试效率、纹波、瞬态响应、温升、EMI等各项指标。 迭代优化： 根据测试结果，对元器件选型、电路参数或PCB布局进行调整，直至满足设计要求。 六、 微功率DC-DC转换器的实际应用 微功率DC-DC转换器广泛应用于以下领域： 1. 便携式电子设备： 智能手机、平板电脑、可穿戴设备、蓝牙耳机等，用于延长电池续航。 2. 物联网（IoT）设备： 无线传感器节点、智能家居设备、环境监测器等，常与能量采集模块结合，实现低功耗运行。 3. 医疗电子： 植入式医疗设备、无线生理监测器、便携式诊断设备等，对功耗和可靠性要求极高。 4. 低功耗无线通信： 低功耗蓝牙（BLE）、LoRa等通信模块的供电。 5. 能量采集系统： 为收集到的微弱能量（如太阳能、振动能、热能）进行电压转换和管理。 6. LED驱动： 在某些低功率LED照明应用中，作为恒流源或升压源。 七、 结论 微功率DC-DC转换器是现代低功耗电子系统设计中不可或缺的关键技术。本书通过深入剖析其基本原理、电路拓扑、关键元器件选型、控制策略以及实际应用，旨在为读者提供一个全面而深入的理解框架。掌握微功率DC-DC转换器的设计与实现，对于开发更高效、更小型化、更长寿命的电子产品具有重要的指导意义。本书将引导读者从理论到实践，掌握设计高性能微功率DC-DC转换器的核心技能，以应对不断发展的电子技术挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书的选题确实抓住了当前电子技术发展的热点。DC-DC变换器作为现代电源管理的核心组成部分，其集成化和高效化是行业发展的必然趋势。从我个人的角度来看，我对书中关于“混合式”DC-DC变换器的阐述特别感兴趣。我理解“混合式”可能指的是结合了两种或多种不同变换拓扑的优点，例如将开关式变换的高效率与线性调整器的低噪声特性相结合，以满足一些对电源质量有极高要求的应用场景。 我期待书中能深入分析不同混合式拓扑的优势与劣势，并提供详实的数学模型和分析方法，帮助读者理解其工作原理。此外，如何通过优化设计来克服混合式拓扑可能带来的复杂性，比如控制策略、元件选择以及布线技巧，是我非常关心的问题。如果书中能提供一些具体的案例分析，比如在音频设备、高精度测量仪器或通信基站等领域，如何应用混合式DC-DC变换器来提升整体性能，那就非常有启发性了。 我希望这本书的理论深度能够达到一定的水平，能够让我对DC-DC变换器集成电路的底层原理有更深刻的理解。这不仅仅包括对基本Buck、Boost、Buck-Boost等拓扑的分析，更重要的是对一些先进的控制技术，例如数字控制、自适应控制等在DC-DC变换器中的应用。同时，对于集成电路本身，我希望书中能够介绍一些在芯片设计中常用的技术，如功率器件的集成、低压差（LDO）技术的进步、以及各种保护电路的设计。 在应用层面，我特别关注书中能否提供一些关于如何进行DC-DC变换器集成电路的选型指南。这应该包括如何根据输入输出电压、电流需求、效率要求、纹波指标、瞬态响应以及成本等因素，来选择最合适的IC。我希望书中能提供一些不同厂商主流DC-DC变换器IC的性能对比表格，以及实际的选型案例。另外，如果书中能讨论一些在PCB设计中需要注意的事项，例如去耦电容的选择、走线规则、以及EMC/EMI的抑制方法，那就更实用了。 总而言之，我希望这本书能够系统地梳理DC-DC变换器集成电路的设计、应用和发展趋势，尤其是在“混合式”这一前沿领域能有深入的探讨。它应该是一本既有理论深度，又有实践指导价值的著作，能够帮助工程师更好地理解和应用DC-DC变换器技术。

评分☆☆☆☆☆

我通常在选择技术书籍时，会优先考虑那些能够提供清晰、直观图解的书籍。对于《DC、DC变换器集成电路及应用：混合式DC、DC变换器》这本书，我十分期待它能够在这方面做得出色。我希望它不仅仅是文字的堆砌，而是能够通过大量的电路图、波形图、以及原理示意图，来生动地展示DC-DC变换器的内部工作机制。 尤其是在“混合式”这个部分，我猜想其设计逻辑和控制方式会比传统的单一拓扑更加复杂。因此，我期待书中能够通过精美的插图，将不同模块的功能、信号的传递路径、以及各种控制回路的相互作用，清晰地呈现在读者面前。例如，如果书中能够用分步式的图解来展示一个混合式DC-DC变换器从启动到稳态的整个过程，那将非常有帮助。 除了电路图，我也希望书中能够提供一些实际应用的图示。比如，在PCB布局上，哪些区域是高电流路径，哪些区域是敏感信号路径，以及如何通过合理的布局来减少噪声耦合。此外，如果能够提供一些实物图，展示不同类型的DC-DC变换器模块或者集成电路芯片的封装和接口，那对我们这些需要实际操作的工程师来说，会非常有帮助。 我个人对实验数据和验证结果也非常感兴趣。我希望书中能够包含一些通过实际测试获得的性能数据，例如效率曲线、纹波测试结果、瞬态响应曲线、以及热成像图等。这些数据能够直观地反映出不同设计方案的优劣，并为我们选择合适的方案提供依据。如果书中能够对这些数据进行详细的分析和解读，并与理论计算结果进行对比，那就更有价值了。 总之，我希望这本书能够以视觉化的方式，系统地讲解DC-DC变换器集成电路的原理和应用，特别是“混合式”的设计。清晰的图解、实物展示以及实验数据的呈现，将是吸引我的关键因素，也是我将其作为案头必备工具书的重要原因。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本优秀的技术书籍，除了理论的深入，更重要的是能够提供前瞻性的思考和对未来发展趋势的洞察。对于《DC、DC变换器集成电路及应用：混合式DC、DC变换器》这本书，我非常期待它能够在这方面有所突破。 我理解“混合式DC-DC变换器”的概念，很可能是在现有成熟的变换器技术基础上，进行融合创新，以应对当前日益严苛的性能要求。比如，随着物联网设备的小型化和低功耗化，对电源的需求也越来越精细，不仅要求高效率，还要求极低的待机功耗和快速的动态响应。我希望书中能够探讨如何通过混合式设计，来更好地平衡这些矛盾的需求。 我期待书中能够对未来DC-DC变换器技术的发展方向进行预测和分析。例如，在材料科学、半导体工艺、以及控制算法等方面的最新进展，将如何推动DC-DC变换器的集成化、智能化和小型化。书中是否会涉及到一些尚未普及但具有潜力的技术，比如基于GaN或SiC等宽禁带半导体材料的DC-DC变换器，或者采用更加先进的数字电源管理技术？ 我非常关注书中能否提供一些关于“下一代”DC-DC变换器设计理念的探讨。这可能包括如何实现更高的功率密度、更低的电磁干扰（EMI）、以及更好的热管理性能。我希望书中能提供一些具有前瞻性的设计思路和解决方案，能够启发读者在未来的产品开发中，抢占技术制高点。 总而言之，我希望这本书不仅仅是介绍当前的技术，更能引领我思考DC-DC变换器技术未来的发展方向。对“混合式”的深入解读，以及对未来趋势的预测，将是我衡量这本书价值的重要标准。

评分☆☆☆☆☆

我在选择技术类书籍时，常常会面临一个困境：要么理论过于抽象，难以转化为实践；要么实践过于零散，缺乏系统性的理论支撑。我希望《DC、DC变换器集成电路及应用：混合式DC、DC变换器》这本书能够在这两个极端之间找到一个精妙的平衡点。 我理解“混合式DC-DC变换器”的提法，预示着本书会涉及不同变换器拓扑的组合应用。我期待书中能够从基础的DC-DC变换器原理讲起，逐步过渡到对各种混合式拓扑的详细分析。这其中，我特别希望能够看到作者如何将不同拓扑的优点进行“混搭”，比如如何通过组合Buck和Boost电路，或者引入一些特殊的控制策略，来实现更高的效率、更低的纹波，或者更好的动态性能。 在理论层面，我希望书中能够提供严谨的数学推导和详细的等效电路分析，让读者能够深入理解混合式变换器的工作机制。例如，对于复杂的混合式拓扑，能否提供简化的分析模型，以及在不同工作模式下的方程推导？这对于我理解其核心原理至关重要。 而在实践层面，我非常期望书中能够提供丰富的实操指导。这包括如何根据具体的应用需求，选择合适的混合式DC-DC变换器IC；如何进行PCB布局，以优化性能并降低噪声；以及如何通过仿真工具（如LTspice、PSpice等）进行电路设计和验证。如果书中能提供一些完整的电路设计案例，并附带详细的步骤和注意事项，那将非常有价值。 总的来说，我希望这本书能够成为一本“理论与实践并重”的教科书。它既能为我提供扎实的理论基础，又能指导我在实际工程中有效地应用混合式DC-DC变换器技术，解决实际问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我留下了深刻的第一印象，那种简洁而又富有科技感的风格，很容易吸引住像我这样的电子工程爱好者。我尤其喜欢封面上那醒目的“DC、DC变换器集成电路及应用”字样，它直接点明了书籍的核心主题，让我对即将深入了解的内容充满了期待。在翻阅前几页时，我注意到作者在引言部分花了相当大的篇幅来阐述DC-DC变换器在现代电子设备中的重要性，从消费电子到工业控制，再到新能源领域，其应用之广泛，的确让我重新审视了这一基础但至关重要的技术。 对于我而言，虽然我对DC-DC变换器有一些基础的了解，但更感兴趣的是书中对于“混合式DC-DC变换器”这一特定类型的深入探讨。封面上的这个词组，特别是“混合式”，激发了我强烈的好奇心。我猜想，这本书或许会从理论上解析不同拓扑结构（如 Buck、Boost、Buck-Boost 等）的优势与劣势，然后重点介绍如何通过巧妙的组合，例如将传统的开关式变换器与一些线性调整器相结合，来优化整体的效率、纹波抑制能力以及动态响应特性。我期待书中能够提供详细的电路设计案例，以及在实际应用中遇到的挑战和相应的解决方案，比如电磁兼容性（EMC）的处理、热管理策略，甚至是PCB布局上的考量。 我非常看重书籍的实用性和指导性。虽然我不是一个资深的电路设计专家，但作为一名在电子产品开发一线摸爬滚打的工程师，我更希望能够从中学习到如何将理论知识转化为实际可行的产品。因此，我特别期待书中能够提供丰富的应用实例，例如在手机充电器、电源适配器、车载电子设备、甚至是服务器电源等常见场景下，如何选择合适的DC-DC变换器集成电路，以及如何根据具体的参数要求进行电路设计和器件选型。如果书中能够包含一些实际的测试数据和性能评估，那就更加完美了，这有助于我理解理论模型与实际表现之间的差异。 我对于书中是否能够深入讲解DC-DC变换器集成电路的内部结构和工作原理抱有很大的期望。仅仅知道如何使用一个IC进行设计是远远不够的，理解其内部的PWM控制器、驱动电路、保护机制等关键部分，能够帮助我更好地应对设计中的难题，甚至在某些情况下进行一些定制化的设计。我希望作者能够用清晰易懂的语言，辅以详实的图示，来剖析那些常见的DC-DC变换器IC芯片，例如不同厂商推出的明星产品，它们的特点、优劣以及适用的场景。如果书中能包含一些关于如何评估和选择最优IC的指南，那就更有价值了。 总的来说，我对这本书的期待更多地集中在它能否提供一种系统性的学习路径，帮助我从宏观认识DC-DC变换器的应用领域，到微观掌握不同拓扑的原理，再到具体实践如何进行电路设计和器件选型。我希望这本书不仅仅是一本技术手册，更是一位经验丰富的导师，能够引导我逐步深入理解DC-DC变换器集成电路的奥秘，并最终能够独立地解决实际工程问题。尤其是“混合式”这个关键词，让我坚信这本书在创新性和前瞻性方面会有独特的见解，值得深入研究。