Б. Ю. Семенов. Силовая электроника: от простого к сложному. — М.: СОЛОН-Пресс, 2005. — 416 е.: ил. (Серия «Библиотека инженера)

Б. Ю. Семенов. Силовая электроника: от простого к сложному. — М.: СОЛОН-Пресс, 2005. — 416 е.: ил. (Серия «Библиотека инженера)

Прямая ссылка:Скачать
Пароль к архиву:bamper.info

Силовая электроника — стремительно развивающееся направление техники, целью которого является снижение масс и габаритов устройств питания электронной аппаратуры и электродвигателей. Сегодня уже невозможно представить компьютер, видеокамеру, DVD-проигрыватель, телевизор без компактного и надежного импульсного источника. К сожалению, в последние годы наметился острый дефицит литературы на эту тему. Второе издание книги в значительной степени переработано и дополнено. Доступным языком рассказывается об основах проектирования импульсных устройств электропитания, о перспективной элементной базе, особенностях ее применения и оптимальном выборе, приведены пракгические конструкции. Подробно рассказано о «трудных вопросах» и «подводных камнях» схемотехники. Затронуты также нетрадиционные направления, как, например, создания высокочастотных балластов для ламп дневного света и электронных корректоров коэффициента мощности. Книга будет полезна специалистам-разработчикам силовой техники, студентам вузов, специалистам-ремонтникам и радиолюбителям.
НА ПРИЛАГАЕМОМ К КНИГЕ КОМПАКТ-ДИСКЕ помещена техническая документация на силовые элементы (транзисторы и диоды), микросхемы управления различными импульсными преобразователями, магнитопроводы моточных изделий, бесплатное программное обеспечение для автоматизированной разработки. Кроме этого, имеются печатные платы в формате Sprint Layout 3.0 ко всем практическим конструкциям. Авторская страница в Интернете находится по адресу http://www.radioland.mrezha.ni.

К читателям
Эта книга — не учебник, не справочник и не научно-исследовательская монография. Она написана инженером-практиком на основании личного опыта и призвана помочь неискушенному читателю по возможности быстро и не утомительно разобраться в принципах работы импульсных устройств электропитания, «включиться» в область проектирования устройств силовой электроники.
Несколько слов об истории появления «Силовой электроники» специально для тех, кто не держал в руках ее первое издание. Идея написать эту книгу возникла после продолжительного общения в Интернете с коллегой-радиолюбителем, задумавшим сделать импульсный сварочный аппарат. Однажды коллега с досадой сообщил, что при очередном испытании «сварочника» сгорел комплект дорогих транзисторов, и тут же прислал схему с просьбой обсудить использованные технические решения. Так завязалась долгая плодотворная техническая переписка, в продолжение которой приходилось порой отвечать на элементарные, но все-таки важные вопросы. Позже к переписке подключились еще несколько радиолюбителей. Вопросы людей, живущих не то что в разных городах, а в разных странах, совпадали с поразительной точностью!
Первое издание книги «Силовая электроника для любителей и профессионалов» [1] вышло в издательстве «Солон-Пресс» в 2001 году. Время, прошедшее с момента появления книги на прилавках магазинов, показало, что «Силовая электроника» нашла своего читателя, причем не только среди радиолюбителей, интересующихся вопросами импульсного электропитания. Живой интерес к книге был проявлен профессиональными разработчиками изделий электронной силовой преобразовательной техники и студентами технических вузов. А после того как автор открыл свой сайг [2] в Интернете, на его электронный адрес буквально обрушился шквал самых разных читательских писем, не иссякающий до настоящего момента. Кто-то благодарил «за науку», кто-то спрашивал совета, иные сожалели о том, что та или иная инте-
ресная тема не нашла отражения на страницах. Вот несколько коротких выдержек из читательской почты:
...Уже около года ваша книга — любимая и настольная.
Дмитрий Петров, г. Орел

...Книга, в которую «ныряю», обычно утыкана закладками. "Силовая электроника" — такая книга. Буду рад видеть ее 2-е издание.
Стрыгин М. А., г. Краснодар

...Запоем прочитал книгу про импульсные источники.
Грудовик И.

...Хочу искренне поблагодарить автора: книга стала «информационным бестселлером» по компенсации пробелов в специальных знаниях.
Александр, г. Киев

...Спасибо за книгу и ту информацию, которую вы в нее поместили. Жалко, что объем маловат и все так кратко.
Armi

Приобрел вашу полезную книгу, но не нашел в ней ничего по резонансным источникам питания.
Алексей Журавлев

Хотя я в радиолюбительстве и конструировании импульсных блоков питания не новичок, тем не менее удалось почерпнуть кое-что новое. Спасибо за ценное пособие для радиолюбителей.
Станислав Косенко, г. Воронеж

Встречалась в письмах и критика, порой весьма жесткая. Все это, а также катастрофическая нехватка времени, лишающая автора возможности отвечать обстоятельно на все читательские письма, подтолкнула к мысли, что необходимо продолжить разговор на страницах второго изданйя книги, значительно обновленного и дополненного. Тем более что импульсная техника, техника современного электропитания входит в сферу и радиолюбительских, и профессиональных авторских интересов, а значит, уже накопилось много нового материала, которым хочется поделиться.
Тот, кто хоть раз сталкивался в жизни с силовой техникой — в качестве разработчика или ремонтника, знает, что эта область электроники рождает массу кажущихся неразрешимыми вопросов. Силовая импульсная техника не прощает ошибок, не дает времени на «разбор полетов» — один неверный шаг, и она сгорает, как новогодняя хлопушка. Здесь вновь хочется привести цитату из книги П. Хоровица и У. Хилла [3J: «Импульсные источники сложны и хитроумны с точки зрения на-
дежности. Необходимы специальные индуктивности и трансформаторы. Наш совет — откажитесь от их проектирования, покупайте то, что вам нужно!» Действительно, пару десятков лет назад этот совет был весьма актуален. Теперь же, с появлением принципиально новых электронных компонентов, задача проектирования импульсных источников упростилась настолько, что даже радиолюбители смогут получить хорошие результаты в своей домашней лаборатории. Однако и при современном уровне развития силовой элементной базы проектирование импульсного источника остается «задачей со многими неизвестными».
Достаточно трудно протекает знакомство с импульсной техникой у молодых профессиональных разработчиков. Современный стиль работы в конструкторских бюро дает минимум времени молодому специалисту на «раскачку», на освоение предмета работы, почти сразу заставляет «впрягаться» в серьезный производственный процесс, сразу же рисовать работающие и надежные схемы. В условиях же конкуренции, когда опытом просто так не делятся или, в крайнем случае, делятся за определенную оплату, основным источником повышения профессионального уровня становятся книги.
Проведя достаточно подробное библиографическое исследование, автор с горечью отмечает: большинство отечественных книг по силовой электронике, изданных более десятка лет назад, либо рассчитаны на опытного читателя, либо потеряли актуальность. Сведения, содержащиеся в них, как правило, трудны для понимания начинающими разработчиками и радиолюбителями. Иностранные издания в этом отношении выглядят лучше, но далеко не все смогут их разыскать, далеко не все владеют иностранными языками.
Однако нельзя сказать, что современная отечественная техническая литература обходит стороной область силовой электроники. Лучшее современное отечественное издание [4], вышедшее в 2000 году, к сожалению, страдает теми же «болячками», которыми страдают книги 10—20-летней давности: основное внимание уделяется проектированию на основе мощных биполярных транзисторов. Но в целом по стилю изложения книга заслуживает внимания современного читателя.
Очень много актуальных публикаций, как чисто теоретических, так и рекомендующих готовые для повторения конструкции, «рассыпано» в профессиональных и радиолюбительских журналах. Конечно, журнальные публикации не слишком удобны в быстром современном мире — они имеют свойство «проходить», забываться, и потом стоит затратить немало усилий, чтобы найти нужную статью. Столкнувшись с подобными проблемами, автору ничего не оставалось, как написать собственную книгу, в которой собрать передовой мировой опыт разра-
ботки силовой электронной техники, в какой-то мере снять проблему дефицита актуальной литературы. В книге, кроме того, удалось поместить много полезных специальных сведений, которые едва ли можно найти в учебниках.
Лучшим изданием прошлых лет, посвященным проектированию импульсных источников, автор и по сей день считает книгу [5]. Она была издана в 1985 году и за прошедшие годы во многом не потеряла своей актуальности. Из книг, в которых доступным языком изложена теория полевых приборов, на взгляд автора, лучшим остается издание [6], переведенное на русский язык в 1985 году. Возможность работы в сети Интернет открывает для радиолюбителей и профессионалов широкие возможности информационного поиска. Большинство ведущих мировых фирм имеет серверы, где можно бесплатно «скачать» информацию в электронном виде. Работают также сетевые конференции, в рамках которых возможно запросто пообщаться с коллегами.
Работая над этой книгой, автор стремился построить материал так, чтобы было интересно и радиолюбителям, имеющим небольшой практический опыт, и профессиональным разработчикам. Теория здесь перемежается с практическими конструкциями, доступными для повторения в домашних условиях. Автор приложил все усилия к тому, чтобы теоретическая часть не казалась слишком сложной, но полностью отказываться от математических формул, графиков, аналитических рассуждений — значит оставить законы силовой электронной техники под завесой тайны. Конечно,, ни одна книга не сможет дать всеобъемлющие знания по качественному инженерному проектированию, но автор надеется, что ему удастся хотя бы немного приоткрыть для читателя эту завесу тайны над лабиринтами силовой электроники.
Б. Ю. Семенов Март 2005 г.

Оглавление
К читателям...............................3
Глава 1. Приглашение к разговору . ...............7
Глава 2. Феррит или альсифер - что лучше?........15
2.1.Основные характеристики магнитного поля........15
2.2.Как вычислить поле в магнетиках..............20
2.3.Ферромагнетики........................22
2.4.Магнитные материалы, их свойства и методы выбора. . . 27
2.5.Изделия из ферромагнитных материалов..........38
Глава 3. О холостом ходе, габаритной мощности,
зазорах и не только........................44
3.1.Что такое магнитный поток? . . ...............45
3.2.Как рассчитать индуктивность?...............47
3.3.Поговорим о потерях в магнитопроводе..........52
3.4.Дроссели идеальные и реальные...............56
3.5.Как работает трансформатор.................59
3.6.Трансформаторы идеальные и реальные..........62
3.7.О фазировке обмоток трансформаторов..........65
3.8.0 габаритной мощности и КПД...............66
3.9. Зачем зазор в магнитопроводе?. ...............70
Глава 4. Одножильный — хорошо, многожильный — лучше!. . 76
4.1.Скин-эффект и борьба с ним.................76
4.2.Немного об «эффекте близости»...............80
Глава 5. Старый добрый биполярный . ...........82
5.1.Ключевой режим биполярного транзистора........82
5.2.Параллельное включение транзисторов...........90
5.3.Так ли хорош составной транзистор?............ 93
5.4.Предельные режимы биполярного транзистора......95
Глава 6. Основы тепловых расчетов ..............98
6.1.Как оценить тепловой режим элемента . ..........98
6.2.Тепловые режимы полупроводниковых приборов .... 100
6.3.Законы теплообмена.....................105
6.4.Как спроектировать радиатор................111
6.5.Тепловой режим индуктивных элементов.........113
Глава 7. Когда напряжение лучше, чем ток.........117
7.1.Преимущества и недостатки транзисторов MOSFET . .117
7.2.Паразитные параметры и их влияние . . . .......121
7.3.Полевой транзистор в режиме переключения.......124
7.4.Тепловой режим полевого транзистора......... .131
7.5.Параллельное включение MOSFET............140
7.6.Калейдоскоп транзисторов MOSFET...........143
Глава 8. Почти биполярный, почти полевой.............153
8.1.Как устроены IGBT.....................153
8.2.Транзистор IGBT в режиме переключения...........156
8.3.Основные параметры транзисторов IGBT.........162
8.4.Тепловой режим транзисторов IGBT............167
8.5.Немного о параллельной работе IGBT...........170
8.6.Калейдоскоп транзисторов IGBT-структуры.......173
Глава 9. Работаем с чоппером.................178
9.1.Устройство чопперной схемы................178
9.2.Защита от аварийных режимов...............190
9.3.От классического диода —к диоду синхронному.....201
9.4.Проектируем дроссель
для чопперного стабилизатора..............206
9.5.От теории — к практике...................215
Глава 10. С повышением.....................235
10.1.Устройство бустерной схемы...............235
10.2.Расчет параметров элементов
бустерного преобразователя...............242
10.3.От теории — к практике..................246
Глава 11. Ниже нуля.......................256
11.1.Устройство инвертирующей схемы............256
11.2.От теории — к практике..................260
Глава 12. Корректируем мощность...............265
12.1.Что такое коэффициент мощности............265
12.2.Как работает корректор коэффициента мощности . . .270
12.3.От теории — к практике..................275
Глава 13. Флайбэк.........................284
13.1. Так ли важна гальваническая развязка?.........284
13.2.Немного о теории однотактных преобразователей . . .286
13.3.Выбор режима работы флайбэк-конвертора.......293
13.4.Защита силового транзистора
от потенциального пробоя................296
13.5.Флайбэк за несколько минут................299
13.6.От теории — к практике ..................308
Глава 14. Несколько трудных вопросов............323
14.1.Немного о конденсаторах для силовой техники.....323
14.2.Измеряем токи большой величины............330
14.3.Плавающее управление силовыми ключами.......332
Глава 15. Электронный Тянитолкай..............342
15.1.Когда применяются двухтактные схемы......... 343
15.2.Двухфазная схема типа push-pull.............343
15.3.Полумостовая (half-bridge)
и мостовая (full bridge) схемы...............351
15.4.От теории — к практике ..................356
Глава 16. Балласт, с которым не утонуть ........ 368
16.1.Немного о работе люминесцентных ламп........368
16.2.Как работает электронный балласт............ 371
16.3.Балласт — за несколько минут...............376
16.4.От теории — к практике..................378
Глава 17. Так ли прост сварочный аппарат?........388
17.1.Сварочный аппарат — все ли так просто, как кажется?. . 388
17.2.Продолжение темы.....................394
Глава 18. Экскурсия к профессионалам...........401
18.1. Как работают «профи»...................401
Об авторе...............................409
Список рекомендуемой литературы...............411

...

Похожие книги: