一本Robert W Erickson.2001年出版的开关电源经典作品， Fundamentals of power electronics[M]. 2nd ed.g这本书分为五个部分，现在对整本书的内容进行了全面的分析和提炼。
概述
附录B给出了基于平均开关建模方法的计算机模拟，包括连续和间歇导电模式PSpice模型和电流模式控制。广泛的模拟例子包括：发现SEPIC绘制直流转换比和效率buck-boost比较转换器的瞬态响应SEPIC control-to-output转移函数的操作是CCM和DCM,确定环路增益，line-to-output闭环电压调节器具有传递函数和负载瞬态响应，求输入电流.DCM升压整流器的波形和THD，比较电流程序化控制和占空比控制buck变换器的传输函数和输出阻抗。附录B的主要目的是补充文本讨论，使读者在设计过程中有效地使用平均模型和模拟工具。附录B的主要目的是补充文本讨论，使读者能够在设计过程中有效地使用平均模型和模拟工具。强调模拟作为设计验证工具的作用。在我们的教学经验和更先进的电力电子课程中，我们发现模拟工具的使用效果最好，学生掌握了基本概念和设计分析技术，以便正确解释模拟结果和模型的局限性。这就是为什么我们不在导论章节中强调模拟。尽管如此，附录B的组织还是可以用第三章、7章、9章、10章、11章、12章、18章的理论概念来介绍模拟例子。 给出附录CMiddlebrook额外元素定理，以及四个教程示例。这种有价值的设计分析工具允许人们检查在线系统中添加额外元素的效果，而无需重新解决修改后的系统。该定理在电子电路设计中有许多实际应用，从检测求解电路到快速发现未建模寄生元件的影响。特别是在第二版，Middlebrook的Extra Element输入滤波器设计第10章，谐振逆变器设计第19章。 给出附录CMiddlebrook额外元素定理，以及四个教程示例。这种有价值的设计分析工具允许人们检查在线系统中添加额外元素的效果，而无需重新解决修改后的系统。该定理在电子电路设计中有许多实际应用，从检测求解电路到快速发现未建模寄生元件的影响。特别是在第二版，Middlebrook的Extra Element定理应用于输入滤波器设计第10章，谐振逆变器设计第19章 参考：Middlebrook和Rosenstark环路增益测量 **在第七章中，我们修改了电路平均和平均开关建模部分。本文解释了电路平均和导出平均开关模型的过程，使读者不仅可以使用基本模型，还可以为其他感兴趣的应用构建平均模型。平均开关建模方法的扩展示例包括开关传导和开关损耗的建模。与第录B中，我们包含了基于平均开关建模方法的转换器模拟的新材料。第八章包含新的实质性介绍，说明工程设计过程和设计分析。**修订和扩展了以设计为导向的频率响应结构方法的讨论。在阻尼输入滤波器的近似分析中增加了一个新的例子。第11章关于DCM(断续传导模式)转换器的动力学，已完全修订和更新。第11章包括DCM简化和推导平均开关模型，以及高频DCM动力学更新讨论。第12章包括对电流模式动力学的新的、更直接的解释和讨论，以及所有基本转换器的新的、完整的结果传输函数和模型参数。 磁性设计的章节已经明显修改和重组。第13章介绍了开关功率变换器中磁性元件信息设计所必需的基本磁性理论。对邻近效应的描述已经完全修改，以更直观的方式解释了这个重要而复杂的主题。第14章描述了基于铜损耗约束的磁性元件的设计。给出了多绕组电感器的分步设计方法，并给出了滤波器电感器、耦合电感器和反激变压器的设计实例。第15章将描述基于铜和铁芯损耗的磁性元件(变压器和交流电感器)的设计。涵盖脉冲宽度调制整流器的章节合并为单独的第18章，以改善其逻辑流，并已完全重组。以临界导通模式为基础式的电流控制部分PWM整流器的CCM boost和DCM反激操作部分。第五部分包括第19章谐振变换器和第20章软开关变换器。谐振逆变器的设计是高频电子镇流器领域的一个重要课题，本文以更直观的方式对其进行了扩展和阐述。新型谐振逆变器第19章也增加了设计实例。第20章包括开关损耗机制的扩展教程解释、准方波和多谐振变换器特性的新图表，以及软开关变换器的最新章节，包括零电压过渡全桥变换器、辅助开关方法、直流变换器和直流变换器。第二版的材料是有组织的，所以你可以选择章节或章节来提供一个学期的入门课程，但也提供了足够的材料来提供一系列更进的课程或个人专业发展。在科罗拉多大学，我们在连续三个学期的电力电子课程中涵盖了第二版的材料。第一门课程面向高年级学生和一年级研究生，包括第1章到第6章、第7章、第8章和第9章、第13章到第15章.1、7.2、7.5和7.6节。本课程同时设有以项目为导向的电力电子设计实验室。本课程为两门后续课程提供了前提。第二门课程从第七门开始.从第四节开始，继续到附录B和C，第10章，11章和12章，以第16章到18章的材料结束。在第三门课程中，我们将介绍第19章和第20章的谐振和软开关技术。网站的第二版包括对文本的全面支持，包括解决问题和讲师的幻灯片。计算机模拟文件可以从该网站下载，包括平均交换模型PSpice图书馆和模拟示例。这篇文章来自科罗拉多大学17年的电力电子教学课程。另一方面，这些课程在教授的指导下，很大程度上受到了我们以前在加州理工学院的研究生经历的影响。斯洛博丹·库克和r·d·我们非常感谢米德尔布鲁克。感谢亚利桑那大学的教授Arthur Witulski宝贵的建议。我们还要感谢许多读者、学生和老师在第一版提供意见和建议，或指出勘误表。我们尽量采纳这些建议。 根据概述，我希望关注第七章和第十二章。 附录B给出了基于平均开关建模方法的计算机模拟，包括连续和间歇导电模式PSpice模型和电流模式控制。 与第3章、 7章、 AC小信号的推导，电压环路的传输函数 9章、 10章，输入滤波器设计，减少传输EMI 11章、 12章 18章的理论
1.开关处于平衡状态
1.稳态转换器分析原理
上一章，buck变换器被介绍为一种降低直流电压的方法，只使用无损开关、电感和电容器。开关生成如图2所示.所示矩形波形v (t)。开关位置1时，电压v (t)等于反输入电压v，在位置2时，开关等于零。在实际应用中，实现了开关 
图2.3的转换器采用无损元件实现。理想情况下，电感、电容和开关不耗电。例如，当开关关闭时，压降为零，开关时电流为零。在这两种情况下，开关消耗的功率为零。因此，它可以获得近100%的效率。因此，只要元件理想，我们就可以利用无损网络实现改变直流电压水平的目标。
2、转换器的动态和控制
7.交流等效电路(关注)
转换系统总是需要反馈。例如，在一个典型的例子中dc-dc无论输入电压如何，在变换器应用中v(t)或有效负载电阻载电阻r，输出电压v(t)必须保持恒定。这是通过建立一个改变变换器控制输入的电路来实现的。占空比d(t)]，使输出电压v(t)调整到所需的参考值vrer相等。在逆变器系统中，反馈电路使输出电压跟随正弦参考电压。在现代低谐波整流系统中，控制系统将变流器的输入电流与输入电压成比例，使输入端口对交流源产生阻力负载。所以通常使用反馈。一个包含buck典型的变换器和反馈回路框图dc-dc系统如图7.1所示。我们希望设计这样一个精确调整输出电压的反馈系统v、(t)或负载电流干扰不敏感。此外，反馈系统应稳定，如瞬态超调、稳定时间和稳定调整。如图7所示.一、是本书第二部分的主题。为了设计图7.我们需要一个开关变换器的动态模型。如何影响输出电压、负载电流或占空比的变化？什么是小信号传输函数？为了回答这些问题，我们将扩展在第2章和第3章中建立的稳态模型，包括由转换器和电容引入的动力学。在连续传导模式下，变换器的动力学可以用与第2章和第3章非常相似的技术建模；交流等效电路与第3章推导的直流等效电路非常相似。建模是用数学手段对物理现象的表示。工程、 正如第二章所讨论的，在设计良好的连续导通模式下(CCM)在变换器中，开关纹波很小。因此，我们应该忽略开关纹波，只在转换器波形中建模潜在的交流变化。例如，假设变频器占空间比d(t)引入一些沟通变化，使之
因此，高频开关纹波的基本相似性将在开关周期内平均去除。然而，平均值可以从一个开关周期下一个开关周期，从而模拟低频变化。实际上，风格(7.3)移动平均线构成波形低通滤波。本章[1-20]结尾，列出了一些关于开关变换器平均建模的参考文献。请注意，电感伏特秒平衡和电容电荷平衡原理预测方程的右侧。(7.2)转炉平衡运行时为零。式(7.2)描述了在开关周期内施加非零平均电感电压和电容电流时电感电流和电容电压的变化。式(7.2)的平均电感电压和电容电流通常是变换器中信号的非线性函数，因此式(7.2)(7.2)形成一组非线性微分方程。的确，图7.3中的频谱还包含调制频率w的谐波。在大多数变换器中，当调制频率时@，这些谐波的量级在接近开关频率w时变得非常重要，或者当调制范围D接近静态占空比D时。事实上，所有半导体设备都表现出非线性行为。为了获得易于分析的线性模型，我们通常在静态工作点构建线性小信号模型，忽略调制频率或激励频率的谐波。以图7为例.4说明了图7.4(b)熟悉的二极管i-v线性化的特征。假设二极管电流i(t)具有静止(dc)值i和信号重量i(t)。因此，整个二极管的电压v(t)静态值v和信号重量(t)。若信号重量小于静态值，
让我们推导图7.7中buck-boost变换器的小信号交流模型。通过确定电感和电容的电压和电流波形，开始分析。当开关位于位置1时，得到图7.8(a)电路。电感电压和电容电流分别:
这一部分详细推导了Buck-boost的交流AC怎么得到的。 7：
2 交流建模方法（需要细读）
3 状态平均方程
4 平均开关损耗
5 规范电路模型-THE CANONICAL CIRCUIT MODEL
在讨论了推导开关变换器交流等效电路模型的几种方法之后，现在让我们停下来来解释一下结果。所有PWM CCM dc-dc变换器的基本功能类似。首先，它们转换电压和电流水平，理想情况下效率是100%。其次，它们包含波形的低通滤波。虽然需要去除高频开关纹波，但这种滤波也会影响低频电压和电流的变化。第三，变换器的波形可以通过占空比的变化来控制。我们认为具有相似物理特性的转换器应该具有相似的等效电路模型。因此，我们可以定义一个规范的电路模型，正确地说明所有的这些基本性质[1-3]。任何CCM PWM dc-dc变换器的交流等效电路都可以被操纵成这种规范形式。这使我们能够提取物理见解，并比较转换器的交流特性。规范化模型将在后面的几章中使用，在这些章节中，我们希望以一般的方式分析转换器现象，而不需要参考特定的转换器。因此，规范模型允许我们定义和讨论变换器的物理交流特性。在本节中，基于物理参数开发规范电路模型。给出了一个实例，说明了如何将一个变换器等效电路转换成标准形式。最后，给出了几种基本理想变换器的正则模型参数。
6 建模脉宽调制器
图7.48 Buck变换器示例:(a)变换器电路，(b)开关波形。 P240
8 转换器传递函数
p297
这些结果可以很容易地适用于变压器隔离版本的降压、升压和降压-升压转换器。变压器对传递函数G、(s)和Gw(s)的影响可以忽略不计。除了引入一个匝数比。例如，当桥式拓扑的变压器是对称驱动时，其磁化电感对变换器小信号传递函数没有贡献动力。同样，当正激变换器的变压器充磁电感被输入电压v复位时，如图6.23或6.28所示，它对动态的贡献也可以忽略不计。在所有基于降压、升压和buck-boost变换器的变压器隔离变换器中，线路到输出的传递函数Gg(s)应乘以变压器匝数比;传递函数(8.132)和(8.133)以及表8.2中列出的参数也可以直接应用。
近似阻抗和传递函数Bode图
8.3 阻抗和传递函数的图形构造
通常，我们可以通过检查来画出近似的波德图，而不需要大量杂乱无章的代数和不可避免的相关代数错误。用这种方法可以对电路的工作有很大的了解。在不同频率下，哪些元件主导电路响应变得很清楚，因此合适的近似变得很明显。近似角频率和渐近线的解析表达式可以直接得到。可以构造相当复杂网络的阻抗和传递函数。这样可以获得洞察，使设计工程师可以修改电路以获得所需的频率响应。图形构造方法，也被称为“在图形上做代数”，涉及到使用一些简单的规则来组合阻抗和传递函数的波德幅图。
10 输入滤波器设计
几乎总是要求在开关变换器的功率输入端加一个滤波器。通过衰减转换器输入电流波形中的开关谐波，输入滤波器允许遵守限制传导电磁干扰(EMI)的规定。输入滤波器还可以保护变换器及其负载不受输入电压v (t)的瞬变影响，从而提高系统的可靠性。图10.1给出了一个简单的buck转换器示例。变换器将图10.1(b)中的脉动电流i.(t)注入电源v.(t)。i.(t)的傅里叶级数包含开关频率f倍的谐波，如下所示:
设计工程师通常面临的情况如下。设计了一种满足性能要求的开关稳压器。如第9章所述，利用变流器功率级的小信号模型，如图10.3(a)的等效电路，对稳压器进行了适当的设计。因此，瞬态响应具有良好的阻尼和足够快的速度，在所有预期工作点都有足够的相位裕度。输出阻抗在宽频率范围内足够小。线到输出的传递函数G，(s)，或可听性，足够小，因此即使在(t)变化时，输出电压仍可保持调节。在开发出满足上述动态响应目标的良好设计后，传导电磁干扰的问题将被解决。构造一个衰减足够满足传导EMI规格的低通滤波器，并添加到转换器输入。一个新的问题出现了:输入滤波器改变了变换器的动态特性。瞬态响应被修正，控制系统甚至可能变得不稳定。输出阻抗在某些频率范围内可能变大，可能出现共振。听性可能降低。问题是输入滤波器影响了转换器的动态，通常以降低调节器性能的方式。例如，如图10.2(a)所示，在buck变换器上增加单段lc输入滤波器时，修改小信号等效电路模型如图10.3(b)所示。输入滤波器元件影响转换器的所有传递函数，包括控制函数
11 AC和DC等效电路断续传导模式的建模（略）
12 电流模控制（关注）
变成Buck了
通过代数方法的简单模型:Buck-Boost示例，p450
可溯源P453. 溯源p461
Current-Programmed Transfer Functions of the CCM Buck Converter 。p466
p470 问题：CPM,什么意思？电流模控制吧。 带有电流程序控制的基本降压、升压和降压-升压变换器的传递函数总结在表12.3到表12.5中。列出了12.2节中简单模型和本节中导出的更精确模型的控制到输出和行到输出的传递函数。为了完整起见，还包括占空比控制的传递函数。在每一种情况下，显著特征都表示为占空比控制的相应数量，乘以一个占空比控制的因素。
12.2.2平均交换机建模