Dynamic Profile of Switched-mode Converter

出版者:Wiley-VCH

作者:Suntio, Teuvo

页数:369

出版时间:2009-5-12

价格:USD 240.00

isbn号码:9783527407088

具体描述

Product Description

This book collates the information available on this topic, hitherto only to be found in journals and at conferences. It presents the fundamentals and advances in average and small-signal modeling of switched-mode converters, before applying this information to generate a real canonical converter model. Practical examples are scattered throughout the text, and experimental evidence is cited to support theoretical findings.

The result is a solid basis for understanding and utilizing the dynamics of switched-mode converters -- for the first time in their 40-year history.

From the Back Cover

This book provides information which is essential for designing high quality switched-mode converters, understanding the origin of the problems usually encountered in the practical applications, and avoiding them. It presents the fundamentals of the dynamic characterization of switched-mode converters applicable for individual converters and interconnected systems composed of them, as well as useful detailed information on specific design topics. The theoretical findings are validated with experimental evidence. A comprehensive list of references is provided at the end of each chapter.

作者简介

Teuvo Suntio博士毕业于芬兰赫尔辛基理工大学，在电力电子行业从事了22年的工程和管理工作后，他受聘为芬兰奥卢大学电子实验室教授；2004年，他受聘为芬兰坦佩雷理工大学电能量工程系教授。Suntio教授的研究兴趣包括开关变换器、开关变换器组成的系统的动态特性和控制设计，以及可再生能源系统中开关变换器的相互作用。Suntio教授拥有数项国际专利，他是IEEE的高级会员。

目录信息

Contents
Preface XI
1 Introduction 1
1.1 Introduction 1
1.2 Dynamic Modeling of Switched-Mode Converters 4
1.3 Dynamic Analysis of Interconnected Systems 6
1.4 Canonical Equivalent Circuit 8
1.5 Load-Response-Based Dynamic Analysis 9
1.6 Content Review 12
2 Basis for Dynamic Analysis and Control Dynamics 17
2.1 Introduction 17
2.2 Dynamic Representations at Open Loop 17
2.2.1 State Space 19
2.2.2 Two-Port Models 21
2.2.3 Control-Block Diagrams 23
2.3 Dynamic Representations at a Closed Loop 23
2.3.1 Voltage-Output Converter 26
2.3.2 Current-Output Converter 27
2.4 Load and Source Effects 28
2.4.1 Voltage-Output Converter 29
2.4.2 Current-Output Converter 31
2.5 An Example LC Circuit 33
2.5.1 Voltage-Output Circuit 33
2.5.2 Current-Output Circuit 35
2.6 Review of Basic Mathematical Tools 37
2.6.1 Linearization 37
2.6.2 Transfer Functions 38
2.6.2.1 Single Zero 39
2.6.2.2 Single Pole 40
2.6.2.3 Second-Order Transfer Function 40
2.6.2.4 Example 43
2.6.3 Stability and Performance 45
· · · · · · (收起)

用户评价

《Dynamic Profile of Switched-mode Converter》这个书名一下子就抓住了我的注意力，因为它点出了一个在电源设计中常常被忽视但又至关重要的方面——动态性能。我期待这本书能够系统地、深入地探讨开关变换器在各种动态场景下的行为特征。我希望书中能够详细阐述，当输入电压发生变化、负载发生瞬态扰动（例如负载电流突然增大或减小）时，变换器内部的电流和电压会如何变化，以及输出电压会产生多大的偏差。这其中，对电感电流和输出电容电压动态特性的深入分析将是我的重点关注。我希望书中能够提供一些定量的分析方法，来描述和预测这些动态响应，比如瞬态响应时间、超调量、恢复时间等。我更希望能够看到关于如何通过控制策略来优化这些动态性能的讨论，例如如何设计更合适的补偿网络，或者采用更高级的控制算法来提高响应速度和精度。书中对不同拓扑结构在动态性能上的比较分析也将非常有价值，因为不同的应用场景对动态性能的要求不同，了解各种拓扑的优势和劣势有助于做出最佳选择。我对于书中可能包含的关于如何进行动态性能仿真和测试的指导非常感兴趣，这对于将理论知识转化为实际工程应用至关重要。例如，如何搭建仿真模型来预测动态响应，以及如何利用示波器等仪器进行实际的动态性能测试。我期待这本书能为我提供一个全面的视角，帮助我理解开关变换器动态性能的方方面面，并为我解决实际设计中遇到的动态性能问题提供有力的理论支撑和实践指导。

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《Dynamic Profile of Switched-mode Converter》这个书名非常吸引我，因为它直接指向了开关变换器在动态过程中的“性格”和“行为模式”。我非常期待这本书能够深入解析，当变换器遭遇输入电压的阶跃变化、负载电流的瞬态扰动，抑或是开关频率的调整时，其内部的电压和电流波形会发生怎样的演变。我希望书中能够详细解释这些动态变化是如何影响输出电压的稳定性的，例如产生多大的瞬态偏差，以及恢复到稳态所需的时间。对于我来说，理解电感和电容在瞬态过程中的储能和释能机制，以及控制环路如何快速响应并补偿这些变化，是掌握动态性能的关键。我希望书中能够提供一些量化的分析工具和方法，来评估和预测变换器的动态响应，比如瞬态响应时间、超调量、恢复速率等。我更期待书中能够提供一些关于如何通过优化设计来改善动态性能的实用建议，这可能包括调整补偿网络的参数，选择更快速的开关器件，或者采用更高级的控制算法。如果书中能够对不同拓扑结构（如降压、升压、升降压等）在动态性能上的差异进行深入的比较和分析，并给出它们各自的优缺点，那将是非常有价值的。我希望这本书能够为我提供一个系统性的框架，帮助我深入理解开关变换器在动态条件下的行为，并为我设计出性能更卓越、响应更快速的电源产品提供坚实的理论基础和实践指导。

听到《Dynamic Profile of Switched-mode Converter》这个书名，我的脑海中立即浮现出开关变换器在“运动”状态下的各种表现。我期待这本书能够深入剖析变换器在从一个稳态点转移到另一个稳态点过程中所经历的一切。这可能意味着对各种动态扰动，如输入电压阶跃、负载电流变化、甚至输出短路或开路情况下的响应进行详细的描述和分析。我希望书中能够详细解释这些扰动是如何影响变换器的电流和电压波形的，以及控制系统是如何通过调整PWM信号来恢复输出电压的稳定性的。对于我来说，理解这些动态响应背后的基本物理原理是至关重要的。我希望能看到书中对电感和电容在瞬态过程中的储能和释能机制进行深入的讲解，以及它们是如何影响响应速度和稳定性的。我同样期待书中能够对不同类型的开关变换器拓扑（如正激、反激、推挽等）在动态性能上的差异进行比较，并分析它们的优劣势。对于读者来说，能够了解如何通过调整控制器的参数，例如补偿网络的极点和零点位置，来优化动态响应的快速性、稳定性和精度，将非常有价值。我希望书中能提供一些关于如何进行动态性能仿真和实际测量的方法，以及如何解读仿真和测量结果。例如，如何有效地使用示波器和探头来捕捉瞬态响应，以及如何进行必要的信号处理来获得准确的测量数据。如果书中能够提供一些实际的应用案例，展示如何在不同产品中实现优异的动态性能，那将是极好的。我希望这本书能够成为我理解和掌握开关变换器动态行为的有力助手，帮助我设计出性能更优越、更可靠的电源产品。

《Dynamic Profile of Switched-mode Converter》这个书名深深吸引了我，因为它直接点出了开关变换器在非稳态条件下的行为特点。我非常希望这本书能够详尽地剖析变换器在各种动态变化下的响应过程。这可能包括输入电压的快速变化、负载电流的阶跃响应，甚至是变换器从一种工作模式切换到另一种工作模式时的过渡过程。我期望书中能够深入分析这些动态变化如何影响变换器的输出电压精度、纹波大小以及瞬态响应速度。对于我来说，理解这些动态响应背后的物理原理至关重要，比如电感和电容的动态充放电过程，以及控制环路如何通过调整PWM信号来纠正偏差。我希望书中能够提供一些量化的方法来描述和评估动态性能，例如瞬态响应时间、电压偏差峰值、恢复时间等，并给出计算或测量这些参数的指导。此外，我也对书中可能探讨的改善动态性能的技术非常感兴趣，这可能包括优化补偿网络的设计，采用更快速的开关器件，或者引入更先进的控制策略。如果书中能够对不同拓扑结构（如Buck、Boost、SEPIC、Ćuk）在动态性能上的差异进行比较分析，并给出它们各自的优缺点，那将非常有帮助。我尤其希望书中能够包含一些实际应用案例，展示如何在不同产品中实现优异的动态性能，并分享一些实用的设计经验。这本书如果能为我提供一个系统性的框架来理解和掌握开关变换器的动态性能，并将理论知识与实践经验相结合，那我将受益匪浅。

《Dynamic Profile of Switched-mode Converter》这个书名让我对这本书的内容充满了期待，特别是“Dynamic Profile”这个词，预示着它将深入探讨开关变换器在非稳态工作条件下的行为特征。我希望书中能够详细阐述，当输入电压突然升高或降低，或者负载电流发生剧烈变化时，变换器内部的关键参数（如电感电流、输出电容电压）是如何随时间演变的。我更希望看到书中能够对这些动态过程进行定量的分析，提供计算瞬态响应时间、电压偏差峰值、恢复时间等关键指标的方法。对于我来说，理解这些动态响应背后的物理机制是至关重要的，例如电感能量存储与释放的过程，电容的充放电特性，以及PWM控制器的反馈和补偿机制在瞬态过程中的作用。我期待书中能够提供一些关于如何通过优化设计来改善动态性能的指导，这可能包括调整补偿网络的极点和零点，选择更快速的开关器件，或者采用更先进的控制策略。如果书中能够对不同拓扑结构（如Buck、Boost、Buck-Boost、SEPIC、Ćuk等）的动态性能进行比较分析，并给出它们各自的优缺点，那将极具参考价值。我希望这本书能够为我提供一个全面且深入的视角，帮助我理解开关变换器的动态行为，并为我解决实际设计中遇到的动态性能问题提供有效的解决方案。

《Dynamic Profile of Switched-mode Converter》这个书名触动了我对电源设计中一个核心问题的关注。我渴望从这本书中了解到，当开关变换器面对各种动态扰动时，它的“身体”和“大脑”是如何反应的。这可能意味着对输入电压突变、负载电流瞬间改变（例如负载增加或减少）时，变换器内部关键节点的电压和电流变化进行细致入微的描绘。我希望书中能够深入解析，这些动态变化是如何导致输出电压出现瞬态跌落或过冲的，以及控制环路是如何通过调整其“指令”（PWM信号）来迅速恢复输出稳定性的。对我而言，理解电感和电容在动态过程中的能量存储与释放机制，以及它们如何影响响应的快慢，是理解问题的关键。我期待书中能够提供一些实用的工具和方法，来定量地分析和评估变换器的动态性能，例如如何计算瞬态响应时间、电压偏差的最大值，以及如何判断系统的稳定性。我更希望看到书中能够提供一些关于如何优化动态性能的策略，这可能包括调整控制器的补偿参数，或者在硬件设计上采用更快的开关元件、更优化的滤波器设计。如果书中能够对不同的开关变换器拓扑（如降压-升压、升压-升压、隔离式变换器等）的动态特性进行深入的比较和分析，并给出相应的优劣势，那将非常有价值。我希望这本书能够成为我深入理解开关变换器动态行为的宝贵资源，并帮助我提升在实际设计中应对复杂动态场景的能力。

我一直对开关电源的动态特性非常着迷，所以当看到《Dynamic Profile of Switched-mode Converter》这本书名时，立刻引起了我的极大兴趣。我期望这本书能够深入探讨开关变换器在不同工作条件下的瞬态响应，例如负载突变、输入电压波动以及开关频率变化等情况。我希望它能详细分析这些动态变化如何影响变换器的输出电压稳定性、纹波大小以及效率。对于我来说，理解这些动态过程的根本原因至关重要，比如电感和电容的储能特性在瞬态过程中的作用，以及控制环路如何响应并补偿这些变化。我希望能看到书中对不同拓扑结构，如Buck、Boost、Buck-Boost、SEPIC、Ćuk 等，在动态性能上的差异进行比较分析，并讨论各自的优缺点。此外，对于像我这样希望将理论应用于实际的读者，书中对动态性能测试方法、测量仪器选择以及结果解读的指导将非常有价值。例如，如何准确测量瞬态响应时间，如何评估过冲和下冲的幅度，以及如何理解频率响应特性曲线的含义。我更希望看到一些实际案例分析，展示如何通过调整参数或设计控制策略来优化开关变换器的动态性能，以满足特定应用的需求，比如需要快速响应和高精度的电源系统。这本书的标题暗示了其内容可能涉及对变换器内部状态变量（如电感电流和电容电压）随时间变化的详细剖析，这对于深入理解其工作机制非常有帮助。我希望能看到丰富的图表和仿真结果来支持理论分析，使复杂的内容更易于理解。对于任何对开关电源设计感兴趣的工程师或学生来说，这本书如果能提供关于如何预测和控制动态行为的实用知识，那将是一笔宝贵的财富。我期待它能解答我在实际设计中遇到的关于瞬态响应方面的疑问，并为我提供解决问题的思路和方法。

《Dynamic Profile of Switched-mode Converter》这个书名给我一种强烈的预感，这本书会深入探讨开关变换器在各种动态工况下的“性格”和“行为模式”。我期待它能够超越基础的稳态分析，进入到更复杂的瞬态响应领域。我希望书中能够详细阐述当输入电压突然升高或降低，负载电流发生阶跃变化时，变换器内部各个关键节点（如开关管的电压和电流、电感电流、输出电容电压）会如何随时间演变。对我来说，理解这些瞬态过程的物理机制是关键，例如电感能量的储存和释放，电容充放电的特性，以及PWM控制器如何根据反馈信号来调整占空比以应对这些变化。我尤其希望看到书中能够对不同的动态性能指标进行量化分析，比如瞬态响应时间、电压偏差的峰值、恢复时间等，并提供计算这些指标的方法。同时，我也对书中可能介绍的用于改善动态性能的技术非常感兴趣，例如更先进的控制策略（如模型预测控制、滞环控制），或者在硬件层面采用更快的开关器件、更优化的滤波网络设计等。如果书中能够对这些技术进行原理分析，并给出它们在实际应用中的优缺点权衡，那将非常有启发性。对于我这种偏重理论研究的读者，我期望书中能包含一些关于动态性能的数学模型，能够准确描述变换器在瞬态过程中的行为，并且能够用于仿真和分析。我也希望它能提供一些关于如何通过改变元件参数（如电感值、电容值、补偿网络参数）来优化动态响应的指导。如果书中还能讨论到不同拓扑结构在动态性能上的内在差异，以及如何根据应用需求选择合适的拓扑，那将是锦上添花。总而言之，我希望这本书能够为我提供一个深入理解开关变换器动态性能的框架，并武装我应对实际设计挑战的知识和工具。

作为一名在电源领域摸爬滚打多年的工程师，我对《Dynamic Profile of Switched-mode Converter》这个书名中的“Dynamic Profile”这几个字尤为敏感。我预感这本书不仅仅是简单地介绍开关变换器的静态工作点分析，而是会深入挖掘其在动态过程中的行为模式。我非常期待书中能够对各种常见的开关变换器拓扑，例如降压（Buck）、升压（Boost）以及它们的组合拓扑，在发生瞬态扰动时的具体表现进行详尽的剖析。这其中可能包括对电感电流的过冲或欠冲，电容电压的跌落或升高，以及这些变化如何影响到输出电压的稳定性，即动态电压偏差。我希望本书能深入到控制回路层面，解释PID控制器或其他控制算法在面对动态变化时，其参数设置对瞬态响应速度、超调量以及恢复时间的影响。例如，如何通过调整积分、比例、微分增益来达到最佳的动态性能。我同样看重书中可能包含的稳定性分析，尤其是在动态响应过程中，变换器是否会进入不稳定的状态，以及如何避免这种情况的发生。对于一些非理想因素，比如寄生参数（寄生电感、寄生电阻、寄生电容）在动态过程中的影响，如果书中能有所提及并分析，那将是极大的加分项。我希望作者能够提供一些关于如何进行动态性能仿真和优化的方法论，以及如何将仿真结果与实际测试进行对比和验证。书中对于不同应用场景下对动态性能的要求也会是我的关注点，比如消费电子、汽车电子、通信设备等领域，它们对瞬态响应的要求可能存在显著差异。如果书中能提供一些实用的设计指南或最佳实践，指导读者如何根据具体应用来权衡动态性能和其它设计指标（如效率、成本、体积），那将极具参考价值。我希望这本书能够填补我在理解和掌握开关变换器动态行为方面的知识空白，并帮助我提升在实际产品开发中的设计能力。