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内容简介

本书以Saber开关电源为基础，以具体工程电路为范例，详尽讲解了Saber常用工具和高级仿真工具的应用。内容包括Saber元件库建模、Saber仿真实例、Saber MAST语言建模，以及开关电源的设计与布线。本书可作为开关电源设计相关专业的教学用书，也可以作为电类本、专科学生作为全面掌握Saber开关电源与仿真知识的参考书。

作者简介

林超文，EDA365论坛荣誉版主，目前负责EDA365论坛PADS和AD版块的管理与维护。兴森科技CAD事业部二部经理，有十余年高速PCB设计与EDA软件培训经验；长期专注于军用和民用产品的PCB设计及培训工作，具备丰富的PCB设计实践和工程经验，擅长航空电子类、医疗工控类、数码电子类产品的设计，曾在北京、上海、深圳等地主讲多场关于高速高密度PCB设计方法和印制板设计技术的公益培训和讲座。

目　　录

目录
第章开关电源导论 1
1.1 简介 1
1.2 开关电源原理 4
1.2.1 DC/DC变换 4
1.2.2 AC/DC变换 5
1.3 开关电源设计指标 8
1.3.1 描述输入电压影响输出电压的几个指标形式 8
1.3.2 负载对输出电压影响的几种指标形式 9
1.3.3 纹波电压的几个指标形式 9
1.3.4 冲击电流 9
1.3.5 过流保护 9
1.3.6 过压保护 10
1.3.7 输出欠压保护 10

目 录 第 章 开关电源导论	1 1.1 简 介	1 1.2 开关电源原理	4 1.2.1 DC/DC变换	4 1.2.2 AC/DC变换	5 1.3 开关电源设计指标	8 1.3.1 描述输入电压影响输出电压的几个指标形式	8 1.3.2 负载对输出电压影响的几种指标形式	9 1.3.3 纹波电压的几个指标形式	9 1.3.4 冲击电流	9 1.3.5 过流保护	9 1.3.6 过压保护	10 1.3.7 输出欠压保护	10 1.3.8 过热保护	10 1.3.9 温度漂移和温度系数	10 1.3.10 漂移	10 1.3.11 响应时间	10 1.3.12 失真	10 1.3.13 噪声	11 1.3.14 输入噪声	11 1.3.15 浪涌	11 1.3.16 静电噪声	11 1.3.17 稳定度	11 1.3.18 电气安全要求（GB 4943—90）	11 1.4 开关电源的干扰及其抑制	12 1.4.1 开关电源干扰的产生	12 1.4.2 开关电源干扰耦合途径	14 1.4.3 抑制干扰的一些措施	15 1.5 开关电源的发展	17 第 章 Saber仿真工具介绍	19 2.1 DC Operating Point Analysis（直流工作点分析）	19 2.2 Small-Signal AC Analysis（交流小信号分析）	21 2.3 Time-Domain Analysis（瞬态分析）	23 2.4 DC Transfer Analysis（直流扫描分析）	25 2.5 Monte Carlo Analysis（蒙特卡罗分析）	26 2.6 Pole-Zero Analysis（零极点分析）	28 2.7 参数扫描分析	29 2.8 Fourier Transform （傅立叶分析）	30 2.9 Saber电力电子元件库翻译	33 第 章 开关电源设计	40 3.1 变压器设计	40 3.1.1 变压器的工作原理	40 3.1.2 变压器的等效模型	42 3.1.3 高频变压器设计原则	43 3.2 RCD吸收回路	46 3.3 输出滤波电解器设计	50 3.4 开关电压设计实例	52 第 章 开关电源环路设计	55 4.1 绪 论	55 4.2 自动控制理论基础	56 4.3 BUCK电路小信号分析	57 4.4 反激电源的数学模型	64 第 章 磁性材料及其建模仿真	69 5.1 磁的基本概念	69 5.2 电磁理论及磁性材料	72 5.2.1 电磁定律	72 5.2.2 磁性材料	74 5.3 磁性器件电气参数计算	76 第 章 电力电源开关器件	85 6.1 MOS管简介	85 6.2 MOS管特性曲线	87 6.3 MOS管重点参数	89 6.4 MOS管的通断过程	93 6.5 MOS管的小信号模型	95 6.6 功率MOS管的开关损耗	96 第 章 电力电子器件建模与 MAST应用实例	99 7.1 计算机仿真概述	99 7.2 计算机仿真方法	101 7.3 基本器件模型	102 7.4 MAST语言建模与仿真	110 第 章 BUCK电路仿真实例分析	130 8.1 BUCK电路结构	130 8.2 BUCK电路工作原理基本关系式	130 8.3 电感电流在连续模式下工作原理和关系式	137 8.4 电感电流断续模式下电路原理和关系式	139 8.5 BUCK电路Saber仿真	140 第 章 BOOST电路仿真建模	144 9.1 BOOST电路结构	144 9.2 工作原理与基本关系式	144 9.3 BOOST电路仿真	148 第 章 反激式开关电源仿真	156 10.1 反激式开关电源概况	156 10.2 反激开关电源的工作原理	157 10.3 反激开关电源Saber仿真	161 第 章 正激开关电源仿真	172 11.1 正激开关电源简介	172 11.2 正激开关电源结构	172 11.3 正激开关电源工作原理	173 11.4 正激开关电源Saber仿真	176 第 章 半桥开关电源仿真	184 12.1 半桥电源概述	184 12.2 半桥变换器电路结构及作用	184 12.3 半桥电源的工作原理及相关参数关系式	185 12.4 半桥开关电源Saber仿真	189 第 章 开关电源PCB设计技术	195 13.1 PCB技术	195 13.1.1 PCB的功能与特点	195 13.1.2 PCB的分类	197 13.1.3 PCB的基本组成元素	198 13.2 PCB设计	200 13.2.1 PCB设计流程	200 13.2.2 PCB布局设计	201 13.2.3 飞线与PCB布局	204 13.2.4 PCB布线设计	205 13.3 开关电源PCB设计指导	211 13.3.1 PCB设计指导	211 13.3.2 PCB工艺设计	219 13.3.3 开关电源整体设计原则	226 13.3.4 安规作业	229 第 章 开关电源PCB设计实例	232 14.1 降压式开关电源设计实例	232 14.1.1 电路原理图	232 14.1.2 工作原理	232 14.1.3 变压器绕制方式	235 14.1.4 PCB设计	236 14.2 升压式开关电源设计实例	237 14.2.1 电路原理图	237 14.2.2 工作原理	239 14.2.3 PCB设计	242 14.3 数控稳压电源设计实例	243 14.3.1 电路工作原理	244 14.3.2 PCB设计	249 第 章 一天学会用PADS设计开关电源	251 15.1 元件库设计	251 15.2 原理图设计	273 15.3 网表导入	274 15.4 导入结构图确定板框	275 15.5 与原理图交互布局	277 15.6 手工布线	278 15.7 设计验证	279 15.7.1 安全间距验证	279 15.7.2 连接性验证	280 15.8 丝印调整及尺寸标注	280 15.9 输出文件	282 参考文献	288

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前　　言

前言
随着现代科技的飞速发展，开关电源作为一种新型的稳压电源，应用越来越广泛，不仅包括仪器仪表、测控系统和计算机系统的供电，还广泛应用于各类消费电子产品中，开关电源具有高效率、低功耗、体积小、重量轻等显著特点，已经成为稳压电源的主流产品。
开关电源的设计涉及模拟电子技术、数字电子技术、电力电子技术、自动控制原理等学科，因此理论复杂、设计难度很大，无论对于初学者还是有多年开发经验的研发工程师，设计一款高效率、低功耗、动态性能优良、纹波小的电源都是一件很困难的事。而开关电源对于电气设备的稳定运行来说至关重要。毫不夸张地说，开关电源就是电气设备稳定运行的“定海神针”，一旦开关电源出现了异常，轻则引起MCU工作的混乱、工业通信的中断异常，重则设备起火造成重大的人身伤亡！所以开关电源的设计至关重要，对于我们的生产生活来说具有不可估量的重大意义！对于开关电源的仿真来说，更是难上加难。目前市面上主流的开关电源仿真软件有MATLAB Simulink、Saber、Cadence PSpice等，各有各的优点。在电力领域，公认的仿真软件就是Saber。Saber仿真软件是美国Synopsys公司的一款EDA软件，被誉为全球先进的系统仿真软件，可用于电子、电力电子、机电一体化、机械、光电、光学、控制等不同类型系统构成的混合系统仿真，可以解决从系统开发到详细设计验证等一系列问题。

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