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脈寬調製DC-DC功率變換--電路、動態特性與控制設計

為了解決mosfet二極體的問題，作者（韓）崔秉周 這樣論述：

涉及脈寬調製（PWM）DC-DC功率變換技術的性參考書。 《脈寬調製DC-DC功率變換——電路、動態特性與控制設計》為功率電子學領域工程師、研究人員和學生理解PWMDC-DC變換器提供全面而完整的指南。全書分為三個部分，闡述了PWMDC-DC變換器電路和工作原理及其動態特性，同時也深度討論了PWMDC-DC變換器控制設計。主要內容包括：DC-DC變換器基礎；DC-DC變換器電路；動態建模；功率級動態特性；閉環性能；電壓模控制及回饋設計；電流模控制及補償設計；電流模控制的採樣效應。 《脈寬調製DC-DC功率變換——電路、動態特性與控制設計》提供完整的個性化測試題和模擬結果，以及可下載的PPT

檔和可直接運行的PSpice程式。本書對於專業領域的工程師、本科生和研究生來說是一本理想的參考書。 譯者序 原書前言 第一部分DC-DC功率變換電路 第1章PWM DC-DC功率變換2 1.1PWM DC-DC功率變換2 1.1.1DC-DC功率變換2 1.1.2PWM技術4 1.2DC-DC功率變換系統4 1.3PWM DC-DC變換器的特性和問題6 1.4本章重點7 參考文獻8 第2章功率級元器件9 2.1半導體開關9 2.1.1MOSFET9 2.1.2二極體10 2.1.3作為單刀雙擲開關的MOSFET-二極體對11 2.2能量存儲與傳輸器件12 2.2.1電感器1

2 2.2.2電容器18 2.2.3變壓器23 2.3實際應用中的開關電路28 2.3.1電磁閥驅動電路28 2.3.2電容器充電電路32 2.4小結37 參考文獻38 習題38 第3章Buck變換器54 3.1理想的降壓DC-DC功率變換54 3.2Buck變換器：降壓DC-DC變換器56 3.2.1Buck變換器的演變56 3.2.2頻域分析57 3.3Buck變換器的啟動瞬態59 3.3.1分段線性分析59 3.3.2啟動回應60 3.4穩態中的Buck變換器61 3.4.1電路分析技巧61 3.4.2穩態分析62 3.4.3輸出電壓紋波的估算64 3.5不連續導通模式（DCM）中的Bu

ck變換器69 3.5.1DCM工作的緣由69 3.5.2DCM工作的條件71 3.5.3DCM的穩態工作73 3.6Buck變換器的閉環控制77 3.6.1閉環回饋控制器77 3.6.2閉環控制Buck變換器的回應80 3.7小結85 參考文獻86 習題86 第4章DC-DC功率變換器電路97 4.1Boost變換器97 4.1.1Boost變換器的演變97 4.1.2CCM的穩態分析99 4.1.3DCM的穩態分析103 4.1.4寄生電阻對電壓增益的影響104 4.2Buck/Boost變換器107 4.2.1Buck/Boost變換器的演變107 4.2.2CCM的穩態分析109 4.

2.3DCM的穩態分析112 4.3三種基本變換器的結構及電壓增益113 4.4反激變換器：變壓器隔離Buck/Boost變換器115 4.4.1反激變換器的演變116 4.4.2CCM的穩態分析117 4.4.3DCM的穩態分析120 4.5橋式Buck衍生隔離DC-DC變換器122 4.5.1開關網路及多繞組變壓器123 4.5.2全橋變換器126 4.5.3半橋變換器130 4.5.4推挽變換器130 4.6正激變換器134 4.6.1基本工作原理134 4.6.2第三繞組復位的正激變換器138 4.6.3雙開關正激變換器142 4.7小結145 參考文獻145 習題146 第二部分P

WM DC-DC變換器的建模、動態特性與設計 第5章PWM DC-DC變換器建模162 5.1PWM變換器建模概述162 5.2平均功率級動態特性164 5.2.1狀態空間平均165 5.2.2電路平均170 5.2.3電路平均技術的一般化177 5.2.4電路平均和狀態空間平均178 5.3線性化平均功率級動態特性179 5.3.1非線性函數和小信號模型的線性化179 5.3.2PWM開關的小信號模型——PWM開關模型180 5.3.3變換器功率級的小信號模型182 5.4變換器功率級的頻率回應184 5.4.1功率級的正弦回應184 5.4.2功率級的頻率回應和s域小信號模型187 5.5

PWM模組的小信號增益188 5.6PWM DC-DC 變換器的小信號模型189 5.6.1電壓回饋電路190 5.6.2PWM變換器的小信號模型191 5.7小結193 參考文獻193 習題194 第6章功率級傳遞函數198 6.1傳遞函數的伯德圖198 6.1.1基本定義198 6.1.2乘數因數的伯德圖200 6.1.3傳遞函數的伯德圖構建208 6.1.4從伯德圖推導傳遞函數211 6.2Buck變換器的功率級傳遞函數213 6.2.1輸入-輸出傳遞函數213 6.2.2占空比-輸出傳遞函數216 6.2.3負載電流-輸出傳遞函數219 6.3Boost 變換器的功率級傳遞函數220

6.3.1輸入-輸出傳遞函數220 6.3.2占空比-輸出傳遞函數和右半平面零點221 6.3.3負載電流-輸出傳遞函數224 6.3.4右半平面零點的物理起源225 6.4Buck/Boost變換器的功率級傳遞函數228 6.5小信號分析的經驗方法230 6.6小結232 參考文獻234 習題234 第7章PWM DC-DC變換器的動態性能241 7.1穩定性241 7.2頻域性能準則243 7.2.1環路增益243 7.2.2音訊敏感度244 7.2.3輸出阻抗245 7.3時域性能準則246 7.3.1階躍負載回應246 7.3.2階躍輸入回應247 7.4DC-DC變換器的穩定性248

7.4.1線性時不變系統的穩定性248 7.4.2DC-DC變換器的小信號穩定性249 7.5奈奎斯特準則249 7.6相對穩定性：增益裕度和相位裕度254 7.7小結259 參考文獻260 習題260 第8章閉環性能和回饋補償267 8.1漸近分析法267 8.1.1漸近分析法的概念267 8.1.2漸近分析法的示例269 8.2頻域性能274 8.2.1音訊敏感度275 8.2.2輸出阻抗276 8.3電壓回饋補償和環路增益278 8.3.1單積分器的問題278 8.3.2電壓回饋補償280 8.4補償設計和閉環性能282 8.4.1電壓回饋補償和回路增益282 8.4.2回饋補償設計指

南284 8.4.3電壓回饋補償和閉環性能286 8.4.4相位裕度和閉環性能295 8.4.5補償零點和瞬態回應速度300 8.4.6階躍負載回應302 8.4.7非最小相位系統案例：Boost和Buck/Boost變換器306 8.5小結309 參考文獻310 習題310 第9章PWM變換器的建模、分析與設計的實際考慮329 9.1PWM變換器模型的一般化329 9.1.1帶寄生電阻的變換器建模330 9.1.2DCM工作中PWM變換器的建模和分析335 9.1.3隔離PWM變換器的建模343 9.2帶實際電壓源系統的DC-DC變換器的設計和分析348 9.2.1音訊敏感性分析349 9.

2.2穩定性分析350 9.2.3穩壓DC-DC變換器的輸入阻抗357 9.2.4源阻抗引起不穩定性的起因360 9.2.5源阻抗的控制設計361 …… 當今電力電子技術及功率變換中，迫切需要具有基於傳統電力電子變換架構去構建新的電力電子變換拓撲結構的研發能力。電力電子領域包含處理電力變換中所涉及的所有工程和科學領域。每一個電力電子領域都有各自的理論框架、基本原理、分析方法和工程學科。《脈寬調製DC-DC功率變換——電路、動態特性與控制設計》一書對脈寬調製（PWM）DC-DC變換器提出一種專門的處理方法，內容涵蓋PWMDC-DC變換器的建模、動態特性分析與控制設計，是對現有

教科書的一種補充。為了推動我國在電力電子技術研究及功率變換領域的發展，使國內更多的設計人員與高等院校學生瞭解電力電子變換領域，在機械工業出版社的大力支持下，由華中科技大學在電力電子技術領域長期從事一線研究的教師們組織並完成本書的翻譯工作，將一本電力電子技術領域的設計參考書籍奉獻給讀者。 《脈寬調製DC-DC功率變換——電路、動態特性與控制設計》內容涵蓋三個部分：第一部分介紹PWMDC-DC變換器的靜態特性，專注于穩態時域操作；第二部分涵蓋了PWMDC-DC變換器的建模、動態特性分析與控制設計；第三部分介紹了電流模控制的功能基礎、動態建模和分析、補償設計和應用，完整地探討了電流模控制的採樣效應

。書中給出了大量實例，並盡可能採用電腦模擬作為輔助工具來證明理論研究的有效性和分析預測的準確性，並提出了可以直接運用於實踐的技術內容。本書是一本自成體系、理論性及實踐性較強的專著。本書內容涵蓋基本理論和工程應用細節。本書適合電氣傳動、自動化、電機控制及電力電子技術領域的研究人員和技術人員閱讀，也可作為高等院校電子資訊類專業的教師、研究生及高年級本科生的教材和專業參考書。 《脈寬調製DC-DC功率變換——電路、動態特性與控制設計》由華中科技大學光學與電子資訊學院及武漢國際微電子學院副院長雷鑑銘博士負責組織並完成全書翻譯工作，參與本書翻譯工作的還有武漢工商學院資訊工程學院汪少卿老師，碩士生王曉龍

、李斌、徐明、譚和苗、毛奕陶和劉黛眉等。本書在翻譯過程中得到了華中科技大學光學與電子資訊學院諸多老師的説明及支持，在此表示感謝。特別感謝文華學院外國語學院英語系肖豔梅老師的審校。 電力電子變換器涉及的專業面廣，鑒於譯者水準有限，書中難免有不足及疏漏之處，敬請廣大讀者批評指正和諒解，在此表示衷心的感謝。 譯者 于華中科技大學喻園

mosfet二極體進入發燒排行的影片

由疊接式金氧半場效電晶體組成溫度感測器及其感測值輸出讀取電路之研究

為了解決mosfet二極體的問題，作者林晏瑜 這樣論述：

        本論文主題為「由疊接式金氧半場效電晶體組成溫度感測器及其感測值輸出讀取電路之研究」，主要研究之金氧半場效電晶體溫度感測器有二，其一為「操作於次臨限模式之疊接式二極體組態金氧半場效電晶體的溫度感測電路」、及其二為「加上源極退化電阻之NMOSFET共源極放大器實現具正比於絕對溫度之電流輸出的溫度感測器」，將會在第二章節加以論述。接著所研究之輸出讀取電路亦有二，其一為「以脈波寬輸出之感測電壓讀取電路」、及其二為「電流控制震盪讀取電路」，將在第三章節分別敘寫，在第四章做結合。本論文設計之電路皆透過國家實驗研究院台灣半導體研究中心(Taiwan Semiconductor Resear

ch Institute, National Applied ResearchLaboratories)提供之TSMC 0.18μm製程技術進行晶片下線。        第一種溫度感測器，首先設計一個MOSFET疊接架構的溫度感測器，利用操作於次臨限區域之N-Type MOSFET二極體，施予常數偏壓電流，閘-源極電壓具有約-1mV/°C的溫度係數特性[1]，得到具有互補於絕對溫度 (complementary toabsolute temperature ,CTAT)特性的輸出電壓；再透過電流源電路整合，並利用疊接架構來提高感測靈敏度，進一步研究具備溫度特性的偏壓電流對輸出電壓線性度的影響，

改良偏壓電流源電路，以電壓-電流轉換電路實現電流大小可調機制，除了能研究偏壓電流大小對溫度感測器的特性影響，也能實現輸出電壓之溫度斜率可調的溫度感測器。同時研究PMOSFET和NMOSFET疊接架構、本體效應對輸出電壓的溫度靈敏度特性之影響，實際量測證實在溫度範圍0到100℃，有本體效應者之靈敏度皆較無本體效應者高。        接著設計一個脈波寬感測讀取電路，利用SW、RESET作為充放電的控制訊號，結合疊接式PMOSFET和NMOSFET溫度感測電路，將疊接式PMOSFET溫度感測電路之輸出電壓Vdp1接於讀取電路的輸入端Vsen，並藉由具有CTAT特性之疊接NMOSFET二極體溫度感測

電路的輸出電壓Vdn3做為補償電壓Vos，來使前端溫度感測電路輸入的電壓Vsen(Vdp1)與輸入的補償電壓Vos(Vdn3)的關係能有相減的效果；搭配放電機制之設計，來提高讀取電路的線性度和靈敏度。改變SW信號的頻率，能調整輸出脈波寬度對感測信號之電壓的靈敏度，發現在SW為5K赫茲時靈敏度最高，模擬整合後之溫度感測器可得，溫度範圍從0℃~100℃，感測靈敏度達7.382μs/℃，線性度趨近99.9996%。        第二種溫度感測器，因給入固定閘極偏壓的具源極退化電阻之共源極放大器，可產生正比於絕對溫度(Proportional To Absolute Temperature,PTAT

)特性的汲極輸出電流IPTAT，模擬其線性度約略低於99.999%。以三組匹配的疊接電晶體對來實現溫度感測電路，可得到互補於絕對溫度(Complementary To Absolute Temperature,CTAT)特性的輸出電壓VCTAT，但其溫度特性之線性度不佳。但是將此將VCTAT電壓給入具源極退化電阻之共源極放大器的閘極做偏壓，能使輸出電流的溫度特性略為提升，在0~100°C的溫度範圍內模擬，輸出電流可達到99.9999%極佳的線性度。        接著透過電流鏡將電流映射至電流控制震盪電路，作為電容之充電電流。利用兩電容及此映射的充電電流與另一參考電壓VREF，經由OPAMP、

SR-Latch、充電電流可控制的反向器之回授控制，產生一個輸出電壓脈波，此脈波的頻率也具有PTAT之特性，其頻率受充電電流、電容器以及參考電壓VREF所影響。在輸入偏壓0.30V下，模擬輸出脈波的溫度對頻率之靈敏度約為43.18Hz/°C，線性度則可達到99.9999%；實際量測結果，輸出脈波的溫度對頻率之靈敏度約為42.28Hz/°C，線性度則可達到99.9909%。