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電子工程師自學成才手冊（提高篇）

為了解決dc轉ac電源轉換器的問題，作者蔡杏山 這樣論述：

《電子工程師自學成才手冊》分為基礎篇、提高篇、精通篇三冊。本書為提高篇，主要包括電路分析基礎，放大電路，集成運算放大器，選頻電路，正弦波振蕩器，調製與解調電路，頻率變換與反饋控制電路，電源電路，數字電路基礎與門電路，數制、編碼與邏輯代數，組合邏輯電路，時序邏輯電路，脈衝電路，D/A轉換器和A/D轉換器，半導體存儲器，電力電子電路，常用晶元（集成電路）及其應用電路等內容。本書具有基礎起點低、內容由淺入深、語言通俗易懂、結構安排符合學習認知規律的特點，適合作為電子工程師提高的自學圖書，也適合作為職業學校和社會培訓機構的電子電路教材。 蔡杏山，電子電工類暢銷書作者，常年工作于教學

一線，已編著出版《電子元器件知識與實踐課堂》、《輕鬆入門學彩色電視機技術》等多冊圖書，深受讀者好評。 第1章  電路分析基礎1 1.1  電路分析的基本方法與規律1 1.1.1  歐姆定律1 1.1.2  電功、電功率和焦耳定律3 1.1.3  電阻的串聯、並聯與混聯4 1.2  複雜電路的分析方法與規律6 1.2.1  基本概念6 1.2.2  基爾霍夫定律6 1.2.3  疊加定理9 1.2.4  大衛南定理10 1.2.5  最大功率傳輸定理與阻抗變換11 第2章  放大電路14 2.1  基本放大電路14 2.1.1  固定偏置放大電路14

2.1.2  分壓式偏置放大電路16 2.1.3  交流放大電路17 2.1.4  放大電路的三種基本接法18 2.1.5  朗讀助記器的原理與檢修（一）22 2.2  負反饋放大電路24 2.2.1  回饋知識介紹24 2.2.2  回饋類型的判別24 2.2.3  負反饋放大電路28 2.2.4  負反饋對放大電路的影響29 2.2.5  朗讀助記器的原理與檢修（二）30 2.3  功率放大電路32 2.3.1  功率放大電路的三種狀態32 2.3.2  變壓器耦合功率放大電路33 2.3.3  OTL功率放大電路34 2.3.4  OCL功率放大電路36

2.3.5  BTL功率放大電路37 2.3.6  朗讀助記器的原理與檢修（三）38 2.4  多級放大電路40 2.4.1  阻容耦合放大電路40 2.4.2  直接耦合放大電路40 2.4.3  變壓器耦合放大電路41 2.5  場效應管放大電路41 2.5.1  結型場效應管及其放大電路41 2.5.2  增強型絕緣柵型場效應管及其放大電路43 2.5.3  耗盡型絕緣柵型場效應管及其放大電路45 第3章  集成運算放大器47 3.1  直流放大器47 3.1.1  直流放大器的級間靜態工作點影響問題47 3.1.2  零點漂移問題48 3.2  差動放大器4

8 3.2.1  基本差動放大器48 3.2.2  實用的差動放大器50 3.2.3  差動放大器的幾種連接形式52 3.3  集成運算放大器及其應用53 3.3.1  集成運算放大器的基礎知識53 3.3.2  集成運算放大器的線性應用電路54 3.3.3  集成運算放大器的非線性應用電路58 3.3.4  集成運算放大器的保護61 3.4  小功率集成身歷聲功放器的原理與檢修62 3.4.1  電路原理62 3.4.2  電路的檢修63 第4章  選頻電路64 4.1  LC諧振電路64 4.1.1  串聯諧振電路64 4.1.2  並聯諧振電路65 4.2

  選頻濾波電路66 4.2.1  低通濾波器（LPF）66 4.2.2  高通濾波器（HPF）67 4.2.3  帶通濾波器（BPF）67 4.2.4  帶阻濾波器（BEF）68 4.2.5  有源濾波器69 第5章  正弦波振盪器72 5.1  振盪器基礎知識72 5.1.1  振盪器組成72 5.1.2  振盪器的工作條件72 5.2  RC振盪器73 5.2.1  移相式RC振盪器73 5.2.2  橋式RC振盪器74 5.3  可調音訊信號發生器的安裝與檢修76 5.3.1  電路原理76 5.3.2  電路的檢修76 5.4  LC振盪器77 5.

4.1  變壓器回饋式振盪器77 5.4.2  電感三點式振盪器78 5.4.3  電容三點式振盪器79 5.4.4  改進型電容三點式振盪器80 5.5  石英晶體與晶體振盪器81 5.5.1  石英晶體81 5.5.2  晶體振盪器82 第6章  調製與解調電路84 6.1  無線電信號的發送與接收84 6.1.1  無線電信號的發送84 6.1.2  無線電信號的接收85 6.2  調幅調製與檢波電路86 6.2.1  調幅調製電路86 6.2.2  檢波電路87 6.3  調頻調製與鑒頻電路88 6.3.1  調頻調製電路88 6.3.2  鑒頻電路89

第7章  頻率變換與回饋控制電路96 7.1  頻率變換電路96 7.1.1  倍頻電路96 7.1.2  混頻電路97 7.2  回饋控制電路98 7.2.1  自動增益控制電路（AGC）99 7.2.2  自動頻率控制電路（AFC）100 7.2.3  鎖相環控制電路（PLL）101 第8章  電源電路103 8.1  整流電路103 8.1.1  半波整流電路103 8.1.2  全波整流電路105 8.1.3  橋式整流電路106 8.1.4  倍壓整流電路108 8.2  濾波電路109 8.2.1  電容濾波電路110 8.2.2  電感濾波電路

111 8.2.3  複合濾波電路112 8.2.4  電子濾波電路113 8.3  穩壓電路114 8.3.1  簡單的穩壓電路114 8.3.2  串聯型穩壓電路114 8.3.3  0～12V可調電源的原理與檢修116 8.4  開關電源118 8.4.1  開關電源基本工作原理118 8.4.2  三種類型的開關電源工作原理分析118 8.4.3  自激式開關電源120 8.4.4  他激式開關電源123 第9章  數位電路基礎與門電路124 9.1  數位電路基礎124 9.1.1  類比信號與數位信號124 9.1.2  正邏輯與負邏輯125 9.1

.3  三極管的三種工作狀態125 9.2  基本門電路126 9.2.1  及閘126 9.2.2  或閘127 9.2.3  反閘129 9.3  門電路實驗板電路原理與實驗130 9.3.1  電路原理130 9.3.2  基本門實驗131 9.4  複合門電路132 9.4.1  反及閘132 9.4.2  反或閘133 9.4.3  與反或閘134 9.4.4  異或閘135 9.4.5  同或閘137 9.5  集成門電路138 9.5.1  TTL集成門電路138 9.5.2  CMOS集成門電路144 第10章  數制、編碼與邏輯代數149

10.1  數制149 10.1.1  十進位149 10.1.2  二進位149 10.1.3  十六進位151 10.1.4  數制轉換151 10.2  編碼152 10.2.1  8421BCD碼、2421BCD碼和5421BCD碼152 10.2.2  餘3碼153 10.2.3  格雷碼154 10.2.4  同位碼154 10.3  邏輯代數155 10.3.1  邏輯代數的常量和變數155 10.3.2  邏輯代數的基本運算規律155 10.3.3  邏輯運算式的化簡157 10.3.4  邏輯運算式、邏輯電路和真值表相互轉換157 10.3.5 

 邏輯代數在邏輯電路中的應用159 第11章  組合邏輯電路161 11.1  組合邏輯電路分析與設計161 11.1.1  組合邏輯電路的分析161 11.1.2  組合邏輯電路的設計162 11.2  編碼器163 11.2.1  普通編碼器164 11.2.2  優先編碼器164 11.3  解碼器167 11.3.1  二進位解碼器167 11.3.2  二十進位解碼器170 11.3.3  數碼顯示器與顯示解碼器172 11.4  數碼管解碼控制器的電路原理與實驗178 11.4.1  電路原理178 11.4.2  實驗操作179 11.5  加法器1

79 11.5.1  半加器179 11.5.2  全加器180 11.5.3  多位加法器181 11.6  數值比較器182 11.6.1  等值比較器182 11.6.2  數值大小比較器183 11.7  資料選擇器185 11.7.1  結構與原理185 11.7.2  常用資料選擇器晶片187 11.8  同位器187 11.8.1  同位原理187 11.8.2  同位器構成188 第12章  時序邏輯電路190 12.1  觸發器190 12.1.1  基本RS觸發器190 12.1.2  同步RS觸發器192 12.1.3  D觸發器193

12.1.4  JK觸發器195 12.1.5  T觸發器196 12.1.6  主從觸發器和邊沿觸發器197 12.2  寄存器與移位暫存器199 12.2.1  寄存器199 12.2.2  移位暫存器200 12.3  計數器205 12.3.1  二進位計數器205 12.3.2  十進位計數器209 12.3.3  任意進制計數器210 12.3.4  常用計數器晶片211 12.4  電子密碼控制器的電路原理與實驗214 12.4.1  電路原理215 12.4.2  實驗操作217 第13章  脈衝電路219 13.1  脈衝電路基礎219 13

.1.1  脈衝的基礎知識219 13.1.2  RC電路220 13.2  脈衝產生電路223 13.2.1  多諧振盪器223 13.2.2  鋸齒波發生器225 13.3  脈衝整形電路226 13.3.1  單穩態觸發器226 13.3.2  施密特觸發器229 13.3.3  限幅電路233 13.4  555計時器/時基電路235 13.4.1  晶片外形與內部電路結構236 13.4.2  應用237 13.5  電子催眠器的電路原理與實驗240 13.5.1  電子催眠原理240 13.5.2  電路原理241 13.5.3  實驗操作及分析242

第14章  D/A轉換器和A/D轉換器243 14.1  概述243 14.2  D/A轉換器243 14.2.1  D/A轉換原理243 14.2.2  D/A轉換器種類244 14.2.3  D/A轉換晶片ADC0832247 14.3  A/D轉換器249 14.3.1  A/D轉換原理249 14.3.2  A/D轉換器種類250 14.3.3  A/D轉換晶片ADC0809253 第15章  半導體記憶體256 15.1  順序記憶體256 15.1.1  動態移存單元256 15.1.2  動態移存器257 15.1.3  兩種典型的順序記憶體257

15.2  隨機記憶體259 15.2.1  隨機記憶體的結構與原理259 15.2.2  存儲單元261 15.2.3  記憶體容量的擴展263 15.3  唯讀記憶體265 15.3.1  固定唯讀記憶體（ROM）266 15.3.2  可程式設計唯讀記憶體（PROM）267 15.3.3  可改寫唯讀記憶體（EPROM）268 15.3.4  電可改寫唯讀記憶體（EEPROM）269 第16章  電力電子電路270 16.1  整流電路（AC-DC變換電路）270 16.1.1  不可控整流電路270 16.1.2  可控整流電路272 16.2  斬波電路

（DC-DC變換電路）275 16.2.1  基本斬波電路276 16.2.2  複合斬波電路280 16.3  逆變電路（DC-AC變換電路）283 16.3.1  逆變原理283 16.3.2  電壓型逆變電路283 16.3.3  電流型逆變電路288 16.3.4  複合型逆變電路290 16.4  PWM控制技術293 16.4.1  PWM控制的基本原理293 16.4.2  SPWM波的產生294 16.4.3  PWM控制方式297 16.4.4  PWM整流電路301 16.5  交流調壓電路302 16.5.1  單向晶閘管交流調壓電路302

16.5.2  雙向晶閘管交流調壓電路303 16.5.3  脈衝控制交流調壓電路304 16.5.4  三相交流調壓電路306 16.6  交變頻電路（ACAC變換電路）306 16.6.1  單相交交變頻電路306 16.6.2  三相交交變頻電路309 第17章  常用晶片（積體電路）及其應用電路311

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無橋式功因修正轉換器研製

為了解決dc轉ac電源轉換器的問題，作者黃禎岳 這樣論述：

本論文目的在研製一無橋式功因修正轉換器，硬體電路以圖騰柱型功率因數修正電路為核心，利用外迴路電壓感測電路與內迴路電流感測電路完成本控制。本研究採用平均電流控制法來實現功率因數修正功能。平均電流控制法以雙迴圈PI控制器來實現，由輸入電壓極性與波形角度傳給雙迴圈PI控制系統運算，外迴圈PI控制器控制電壓，內迴圈PI控制器控制電流，軟體是以瑞薩電子公司生產的R5F562TAADFP數位訊號處理器實現，經實測結果顯示功率因數可達0.98以上，總諧波失真率最大為11.644%。證明本控制器可達功率因數修正的效果。

電機和電源控制中的最新微控制器技術

為了解決dc轉ac電源轉換器的問題，作者工業和資訊化部人才交流中心 這樣論述：

本書全面介紹了當前主流的電機和電源數位控制系統的基本原理、相關控制技術理論和市場應用場景，並針對電機和電源數位控制系統的架構，分享了電機和電源數位控制用的微控制器的基本資源需求，以及市場上主流廠商的技術發展狀況。此外，對基於微控制器的控制軟體程式設計技術及相關調試技術也進行了總結闡述。   除了理論介紹，本書篇幅上著墨於工程實踐的角度出發，介紹基於恩智浦半導體微控制器實現的主流電機類型和電源拓撲的控制案例，分享了實際工程開發中有關微控制器控制的應用經驗和方法。   其中電機控制的應用內容包括永磁同步電機（PMSM）的無位置感測器向量控制（FOC）和有位置感測器的伺服控制、基於轉子磁鏈定向的交流

非同步電機（ACIM）向量控制、無刷直流電機的無位置感測器控制、開關磁阻電機的無位置感測器峰值電流檢測控制、步進電機的位置開環細分控制和位置閉環伺服控制；電源控制部分則包括以圖騰柱無橋式PFC 變換器和LLC DC/DC 諧振變換器為例的AC/DC 控制，以及符合無線充電聯盟（WPC）Qi 標準的15W 感應式無線充電系統的控制。   本書面向已具備一定電機、電源、控制和微控制器基本知識的讀者，可為高校電氣、電力電子專業的研究生和企業工程技術人員提供參考和借鑒。 第1章 電力電子技術應用綜述 001 1．1 電力電子技術發展現狀 002 1．2 市場應用場景 005 1．3

未來發展方向展望 010 1．4 小結 011 第2章 電機和電源控制簡介 013 2．1 常見電機類型及其控制技術 014 2．1．1 直流電機 014 2．1．2 交流電機 016 2．2 常見電力電子變換拓撲 020 2．2．1 整流電路 021 2．2．2 降壓斬波電路 024 2．2．3 升壓斬波電路 025 2．2．4 升降壓斬波電路 025 2．2．5 諧振變換器電路 026 2．3 感應式無線充電技術 029 2．4 小結 031 第3章 電機和電源控制中的微控制器技術介紹 033 3．1 典型電機和電源數位控制系統架構 034 3．2 電機和電源控制中的微控制器技術概況

036 3．2．1 電機和電源控制中的微控制器技術發展現狀 037 3．2．2 電機和電源控制中的微控制器技術發展趨勢 041 3．2．3 恩智浦半導體電機和電源微控制器產品路線規劃 及主要特點 043 3．3 小結 046 第4章 控制軟體程式設計基礎及相關調試技術 049 4．1 數位控制軟體程式設計基礎 050 4．1．1 信號數位化處理 050 4．1．2 變數定標 052 4．1．3 參數標么表示 053 4．2 即時控制軟體架構實現簡介 054 4．2．1 狀態機 054 4．2．2 時序調度機制 057 4．3 即時控制軟體發展及調試 058 4．3．1 即時控制軟體庫的應用

058 4．3．2 即時調試工具 064 4．3．3 相關調試技巧 068 4．4 小結 070 第5章 永磁同步電機的數位控制 071 5．1 永磁同步電機的數學模型 072 5．1．1 三相永磁同步電機數學模型 073 5．1．2 兩相靜止坐標系的數學模型 074 5．1．3 兩相轉子同步坐標系的數學模型 075 5．1．4 座標變換 077 5．2 永磁同步電機的磁場定向控制 078 5．2．1 電流控制環 079 5．2．2 轉速控制環 082 5．3 轉矩電流比和弱磁控制 083 5．3．1 轉矩電流比控制 084 5．3．2 弱磁控制 087 5．4 無位置感測器控制 092 5

．4．1 基於反電動勢的位置估計 092 5．4．2 基於高頻信號注入的位置估計 096 5．4．3 基於定子磁通的位置估計 099 5．5 電機控制所需的微控制器資源 102 5．5．1 脈衝寬度調製器（PWM）  103 5．5．2 模/數轉換器（ADC）  105 5．5．3 正交解碼器（DEC）  105 5．5．4 計時器（Timer）  106 5．5．5 PWM 和ADC 硬體同步 106 5．6 典型永磁同步電機控制方案 107 5．6．1 帶位置感測器的伺服控制 107 5．6．2 無位置感測器的磁場定向控制 109 5．6．3 典型案例分析―風機控制 110 5．7 小結

125 第6章 無刷直流電機的數位控制 127 6．1 無刷直流電機模型 128 6．1．1 無刷直流電機的本體結構 128 6．1．2 無刷直流電機的數學模型 129 6．2 六步換相控制及所需的微控制器資源 131 6．2．1 無刷直流電機六步換相控制的基本原理 131 6．2．2 六步換相PWM 調製方式及其對電壓和電流的影響 133 6．2．3 六步換相無感測器控制 138 6．2．4 六步換相控制所需的微控制器資源 140 6．3 典型無刷直流電機控制方案 141 6．3．1 基於KE02 的無刷直流電機無位置感測器控制 142 6．3．2 基於MC9S08SU16 的無人機電調解

決方案 148 6．4 小結 152 第7章 開關磁阻電機的數位控制 153 7．1 開關磁阻電機的基本工作原理 154 7．1．1 電機結構 154 7．1．2 電磁轉矩的產生 155 7．1．3 繞組反電動勢 157 7．2 兩相SRM 的數位控制 158 7．2．1 PWM 控制下的繞組導通模式 159 7．2．2 電壓控制方法 160 7．2．3 檢測電流峰值的無位置感測器控制方法 161 7．2．4 電機從靜止開始起動 163 7．2．5 電機從非靜止時開始起動 166 7．2．6 兩相SRM 數位控制所需的微控制器資源 166 7．3 典型方案分析―高速真空吸塵器 167 7．3

．1 系統介紹 167 7．3．2 相電流與母線電壓的檢測 170 7．3．3 電機的控制流程 175 7．3．4 峰值電流的檢測方法 184 7．4 小結 185 第8章 交流感應電機的數位控制 187 8．1 交流感應電機模型 188 8．1．1 交流感應電機的本體結構 188 8．1．2 交流感應電機的控制方法概述 190 8．1．3 交流感應電機的數學模型 191 8．2 轉子磁鏈定向控制 194 8．2．1 轉矩電流比控制 196 8．2．2 交流感應電機弱磁控制 198 8．2．3 定子電壓解耦 199 8．2．4 帶位置感測器時轉子磁鏈位置估算 200 8．2．5 無位置感測器

控制 201 8．3 典型交流感應電機控制方案 206 8．3．1 控制環路介紹 207 8．3．2 低成本電流及轉速採樣實現方案 209 8．3．3 轉子時間常數校正 214 8．3．4 應用軟體設計 215 8．3．5 系統時序設計 216 8．4 小結 218 第9章 步進電機的數位控制 219 9．1 步進電機工作原理 220 9．1．1 步進電機的結構簡介 220 9．1．2 步進電機的工作原理簡介 221 9．2 位置開環的細分控制及所需的微控制器資源 223 9．2．1 細分控制 223 9．2．2 驅動電路和PWM 方法 225 9．2．3 步進電機位置開環的控制結構 228

9．3 位置閉環的向量控制及所需的微控制器資源 229 9．3．1 步進電機向量控制 229 9．3．2 步進電機弱磁控制 231 9．3．3 步進伺服的典型控制結構 234 9．3．4 轉速計算原理及結合微控制器的應用 235 9．4 典型步進電機控制方案 239 9．5 小結 245 第10章 AC/DC 變換器的數位控制 247 10．1 AC/DC 變換器工作原理 248 10．1．1 PFC 基本工作原理 249 10．1．2 LLC 諧振變換器基本工作原理 251 10．2 PFC 的數位控制 254 10．2．1 控制策略 254 10．2．2 電流控制器設計 255 10．

2．3 PFC 數位控制所需的微控制器資源 257 10．3 LLC 的數位控制 259 10．3．1 控制策略 259 10．3．2 LLC 諧振變換器數位控制所需的微控制器資源 262 10．4 典型案例分析―高效伺服器電源 263 10．4．1 圖騰柱無橋PFC 系統實現 264 10．4．2 LLC 諧振變換器系統實現 268 10．5 小結 274 第11章 感應式無線充電的數位控制 275 11．1 感應式無線充電工作原理 276 11．1．1 能量的傳輸方式 277 11．1．2 通信方式及解調簡介 279 11．2 無線充電標準Qi  281 11．2．1 通信方式詳述 28

1 11．2．2 系統控制 283 11．3 Qi 標準感應式無線充電微控制器 289 11．3．1 無線充電微控制器介紹 289 11．3．2 Qi 標準無線充電發射器硬體模組 291 11．3．3 無線充電發射器軟體架構及重要功能實現 293 11．3．4 無線充電重要功能的數位實現方式 296 11．4 無線充電典型應用 301 11．4．1 消費及工業類無線充電發射器 301 11．4．2 車載無線充電發射器 303 11．4．3 恩智浦半導體無線充電發射器主要模組 305 11．4．4 恩智浦半導體無線充電接收器簡介 312 11．4．5 系統主要性能指標 315 11．5 小結 3

18 參考文獻 319

具可重組能源支撐機構以開關式磁阻發電機為主之直流微電網

為了解決dc轉ac電源轉換器的問題，作者盧旻澤 這樣論述：

本論文旨在開發一具可重組能源支撐機構以風力開關式磁阻發電機為主之直流微電網。首先建立一變頻感應馬達驅動之開關式磁阻發電機及其後接非對稱橋式轉換器，採磁滯電流控制以具快速電流追控性能，且經量化設計之電壓控制器，獲得調節良好之48伏直流標稱輸出電壓。為減少開關式磁阻發電機之反電動勢影響，提出考慮最大可操作功率之換相移位策略，可正常操作於廣速度及負載範圍。另外，再提出一些增能探究，包含：(i) 換相移位對直流鏈電壓漣波之影響，可間接降低發電機之產生轉矩漣波；(ii) 發電機之轉子位置估測，包含換相時刻及窗角設定；以及(iii) 單一相斷路之發電容錯能力。為建立微電網共同直流匯流排電壓(400V)，

建構一交錯式直流-直流昇壓轉換器。除良好設計之電流及電壓回授控制器外，加入一輸入電壓前饋控制器，於風力發電機輸出電壓變動下，增快電壓之調節響應速度。為增進微電網之供應可靠性，安裝一包含超電容、電池及開關式磁阻馬達驅動飛輪之混合儲能系統。並裝配一基於維也納切換式整流器之插入式能源支撐機構，以接收可取得之直流、單相及三相交流電源。當風能不足時，微電網可藉此安排，在直流匯流排獲得能源支援。接著，提出一可重組之交錯式昇壓介面轉換器。藉於不同並接轉換器數量進行之穩態特性量測，建立一依速度切換並接數量之交錯式昇壓轉換器，可在廣速度範圍下保有高能源轉換效率。於低風速，甚至風渦輪機停機時，交錯式轉換器可重組，

以擷取輸入外部電源。此外，為拓展所建直流微電網之能源輸入多樣性，再經所開發之交錯式轉換器建立太陽光伏系統。在微電網之測試負載安排上，採用單相三線負載變頻器模擬家用負載。另外，本論文亦從事所建微電網與電動車開關式磁阻馬達驅動系統之互聯雙向操作。所有所建電力電路均以模擬及量測結果驗證評估之。