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[原創(chuàng)]《開關(guān)電源寶典 降壓電路(BUCK)的原理與應(yīng)用》前言

我是“余生死磕電源,致力于成為電源大師”的“電源先生”。

此書,我為什么要寫?

其一,不要“大”“全”,想要“小”“美”。

很多講述開關(guān)電源原理的書籍,如《精通開關(guān)電源 [美] Keith Billings, Taylor Morey 著》、《開關(guān)電源設(shè)計(jì) [美] Abraham I. Pressman, Keith Billings, Taylor Morey 著》、《精通開關(guān)電源設(shè)計(jì)(第2版) [美] Sanjaya Maniktala 著》等,幾乎都是從宏觀的角度講述了很多內(nèi)容,包括但不限于非隔離/隔離拓?fù)涞拈_關(guān)電源技術(shù)、降壓拓?fù)洌˙uck Topology)、升壓拓?fù)洌˙oost Topology)、降升壓拓?fù)洌˙uck-Boost)、正激拓?fù)洌‵orward)、反激拓?fù)洌‵ly-back)、半橋轉(zhuǎn)換器(Half-Bridge)、全橋轉(zhuǎn)換器(Full-Bridge)、電磁干擾EMI,以及功率因數(shù)校正PFC等(當(dāng)然,也是有很多技術(shù)細(xì)節(jié)值得學(xué)習(xí)的),典型特點(diǎn)是“大”“全”。

在本書出版前,未見有類似專注于“非隔離降壓型開關(guān)電源”這一種開關(guān)電源拓?fù)涞臅屌c我類似的想深入理解并掌握Buck電路的硬件或電源“攻城獅”們犯難。

所以,本書專注于“小”“美”。

其二,“貪得無厭”,做到了“知其然”,我還想要“知其所以然”。

借用電影《劍雨》中李鬼手的臺詞“我李鬼手治病救人,除了黃金以外,還有一個(gè)要求,就是要搞清楚來龍去脈”。

“臣光曰”:“知其然,不知其所以然”是經(jīng)驗(yàn),是迷信,“知其然,又知其所以然”是理論,是科學(xué)。

比如,在分析MOSFET開關(guān)損耗時(shí),有些資料中前面的系數(shù)是1/2(參考公式3.9.4-23-5),有些資料中前面的系數(shù)是1/6(參考公式3.9.4-23-17),二者相差了3倍,如果不清楚它們的區(qū)別是什么,就不知道具體該怎么應(yīng)用。

再比如,降壓電路的自舉電容取值通常在22nF到100nF之間,這就是“知其然,不知其所以然”的經(jīng)驗(yàn)值;根據(jù)公式Cboot≥Qg(total)/ (5%*Vboot)計(jì)算而來的具體取值,就是“知其然,又知其所以然”的理論值。

搞清楚了來龍去脈,很多知識就不再是玄學(xué)。

其三,以身作則,寫作此書,是為勸學(xué)。

雖然我還沒掌握的知識仍然很多,雖然我還沒“成為電源大師(Be a Master of Power)”(這是我的個(gè)人愿景),但我想以此書為始,勤學(xué)不輟,行為“師”(指電源工程師)范。

我們?yōu)楹我獙W(xué)習(xí)?

因?yàn)閾碛兄R的人能夠顛覆常識。眾所周知“風(fēng)險(xiǎn)與收益成正比”。這句簡潔的話,并不總是正確,類似于是示波器限制帶寬后采集到的信號,丟失了某些關(guān)鍵信息。其實(shí),風(fēng)險(xiǎn)與收益之間隱藏著一個(gè)巨大的變量,就是知識(或者叫做能力)。比如走鋼絲、鐵籠飛車,對于不具備相關(guān)能力的外行來說,這些技能就是在“能力圈”之外,是具有較大風(fēng)險(xiǎn)的。對于具備相關(guān)能力的專業(yè)人士,這些技能就是在“能力圈”之內(nèi),幾乎是沒有風(fēng)險(xiǎn)的。如果我們學(xué)習(xí)到了更多更深的知識,就能夠做到賣油翁那樣“惟手熟爾”。

因?yàn)閾碛兄R的人抗風(fēng)險(xiǎn)能力更強(qiáng)反脆弱能力更強(qiáng)。類似于“電感上的電流不能突變”“電容上的電壓不能突變”,當(dāng)電感量和電容量足夠大時(shí),其上電壓和電流就幾乎是不變的。再比如,一杯300mL的水,一個(gè)人可以在一分鐘之內(nèi)喝完,這杯水的變化量是100%(從100%到0),這算是小尺度;假設(shè)杯子大如東海,裝著東海之水,一人、或十人、或百人、或千人,在一分鐘、一小時(shí)、甚至一年的時(shí)間內(nèi),也難將這個(gè)“大杯水”喝到有變化,這就是大尺度。如果我們學(xué)習(xí)到了更多更深的知識,就能夠做到“大電感”“大電容”“大杯水”那樣淡定從容。

所以,我決定,將Buck電路“查他個(gè)底兒掉”(來自電影《臥虎藏龍》中貝勒府吳泰保的臺詞;玉嬌龍偷了青冥寶劍后逃回玉府,被吳泰保追蹤到,后來匯報(bào)給貝勒爺,道“青冥劍是沒回來,可我敢賭,賊人與玉大人家有瓜落兒。查他個(gè)底兒掉!”)。

始“概述”,講“原理”,述“(電壓、電流和功率)參數(shù)解析”,談“動態(tài)響應(yīng)”,論“應(yīng)用方法”,道“測試測量”,教“規(guī)格書閱讀方法”,以至幾近“無微不至”。

此書,與別的開關(guān)電源書籍有何不同?

如果是大學(xué)教授寫的開關(guān)電源相關(guān)的書籍或者教材,可能會有很多理論研究的成果和方法,偏向于教學(xué);與此不同的是,本書是由作者作為一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的硬件工程師而寫成的,有理論分析,但更多更重要的是該理論對實(shí)際應(yīng)用是否具有指導(dǎo)意義。

一如,由史學(xué)家司馬遷父子操刀而成的《史記》,與由政治家司馬光操刀而成的《通鑒》(即《資治通鑒》)也是不一樣的;《史記》重在“史”,而《通鑒》重在“資治”(“鑒于往事,資于治道”,即以歷史的得失作為鑒誡來加強(qiáng)統(tǒng)治)。

[原文鏈接] 《開關(guān)電源寶典 降壓電路(BUCK)的原理與應(yīng)用》前言

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