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| 內容簡介： |
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本书把电力电子装置研发过程中涉及的信号隔离技术整合起来，涵盖了传感器输出信号、通信模块、IO端口、触发脉冲、状态反馈信号在内的全部弱信号的安全隔离技术，并以一个刚刚从事这方面研发工作的硬件工程师视角出发，进行素材遴选、内容编排，避免晦涩难懂而影响学习效果。本书内容包括模拟信号的隔离处理技术、数字信号的隔离处理技术和通信信号的隔离处理技术以及它们在应用过程中的电磁兼容性技术等，阐释典型信号隔离器的选型方法和分析步骤，尤其是隔离器件的外围电路设计技巧、参数计算理论等，并结合工程实践，根据入门基础、经验技巧、设计案例和心得体会等不同层面，进行归类、凝练和拓展。理论与实践相结合，既有理论设计、分析与计算（含仿真验证），又有实践与实战的拔高。
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| 目錄：
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电力电子新技术系列图书序言
前言
第1章隔离处理技术基础知识1
1.1隔离技术概述1
1.1.1电气隔离基本概念1
1.1.2电气隔离的作用4
1.2电气隔离的重要方法5
1.2.1应用概述5
1.2.2电子电路隔离环节7
1.2.3测量系统隔离环节8
1.2.4供电系统隔离环节10
1.3应用于PEE中的典型隔离技术13
1.3.1隔离驱动技术13
1.3.2多路数据采集系统的隔离技术17
第2章典型隔离器件基础知识22
2.1光耦隔离技术22
2.1.1基本原理22
2.1.2关键性参数23
2.1.3光耦典型拓扑及其选型方法26
2.2磁变压器隔离技术32
2.2.1基本原理32
2.2.2关键参数36
2.3机电隔离技术38
2.3.1概述38
2.3.2基本原理38
2.3.3继电器接线方法42
2.3.4继电器的关键参数44
2.3.5继电器选型方法44
2.3.6数字隔离技术对比50
2.4隔离放大器技术51
2.4.1概述51
2.4.2基本原理52
2.4.3关键性参数53
2.4.4隔离放大器对比54
2.5隔离电路设计示例55
2.5.1概述55
2.5.2光耦驱动继电器示例分析56
2.6状态反馈信号的数字式隔离设计60
2.6.1概述60
2.6.2状态反馈信号噪声产生机理分析61
2.6.3隔离器总体方案分析61
第3章应用于电力电子装置中的模拟信号隔离处理技术63
3.1隔离放大器技术63
3.1.1光耦式放大器63
3.1.2隔离栅式放大器76
3.1.3变压器式放大器86
3.1.4隔离放大器关键性参数指标91
3.1.5使用隔离放大器的注意事项91
3.1.6隔离放大器的选择方法93
3.2隔离AD转换器技术94
3.2.1概述94
3.2.2变压器式隔离型 AD转换器95
3.2.3光耦式隔离型AD转换器104
3.2.4使用隔离型AD转换器的注意事项109
3.3模拟信号典型隔离处理示例109
3.3.1概述109
3.3.2典型隔离电路分析111
3.3.3隔离式模拟电路设计示例118
3.3.4电机控制电流隔离式检测电路设计示例122
3.4测控系统抗干扰设计示例124
3.4.1概述124
3.4.2测控系统中电磁干扰的主要来源126
3.4.3抑制电磁干扰的典型措施127
3.5典型综合应用示例134
3.5.1三相逆变变换器中的隔离器件134
3.5.2伺服控制变换器中的隔离器件137
3.5.3光伏变换器中的隔离器件141
3.5.4配电系统中的隔离器件147
第4章应用于电力电子装置中的数字信号隔离处理技术153
4.1概述153
4.2光耦的典型应用155
4.2.1基本应用155
4.2.2基于光耦驱动交流负载的实例分析157
4.2.3基于光耦的晶闸管触发电路158
4.2.4基于光耦的IGBT触发电路163
4.3磁隔离器件典型应用181
4.3.1通用型数字磁隔离器181
4.3.2集成DCDC的数字磁隔离器187
4.3.3基于磁隔离器的触发电路189
4.3.4使用磁隔离器的注意事项200
4.4继电器件典型应用203
4.4.1概述203
4.4.2继电器使用技巧203
4.5光纤连接器典型应用213
4.5.1概述213
4.5.2光纤收发器HFBR-05XX使用技巧213
4.5.3光纤收发器HFBR-04XX使用技巧216
4.6典型综合应用示例218
4.6.1蓄电池充电器中的隔离器件218
4.6.2再生能源储存变换器中的隔离器件221
4.6.3数字电流环变送器设计分析230
第5章应用于电力电子装置中的通信隔离处理技术240
5.1概述240
5.1.1通信隔离处理的必要性240
5.1.2通信隔离设计的重要内容242
5.2串口RS-232通信及其隔离措施243
5.2.1概述243
5.2.2隔离型RS-232收发器247
5.2.3RS-232接口电路的防护设计254
5.3串口RS-422485通信及其隔离措施257
5.3.1概述257
5.3.2隔离型RS-422485收发器264
5.3.3基于光耦的RS-422485收发器设计273
5.3.4RS-422485接口电路的防护设计276
5.4USB通信及其隔离措施278
5.4.1概述278
5.4.2USB总线隔离器282
5.4.3USB接口电路的防护设计291
5.5SPI通信及其隔离措施293
5.5.1概述293
5.5.2SPI总线磁隔离器基本原理298
5.5.3SPI接口电路的防护方法310
5.6CAN通信及其隔离措施312
5.6.1概述312
5.6.2CAN总线磁隔离器基本原理316
5.6.3基于光耦的CAN收发器320
5.6.4CAN总线电磁兼容设计322
5.6.5CAN接口电路的防护方法323
5.7I2C通信及其隔离措施325
5.7.1概述325
5.7.2I2C总线磁隔离器基本原理328
5.7.3I2C接口电路的防护方法334
5.8典型综合应用示例335
5.8.1概述335
5.8.2电动汽车驱动系统示例分析338
参考文献346
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| 內容試閱：
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前言
电力电子装置及其系统包括电力电子器件及其驱动系统组建的强电拓扑，还包括由多种传感器及其调理电路、通信电路、控制电源和保护电路等构建的主控制系统。这对硬件设计工程师的要求很高，必须具备广泛的知识架构，特别是与电力电子装置密切相关的电子学、电工原理、电路理论、传感器技术、自动控制技术、通信技术和计算机技术等多学科知识。既要开展理论研究与设计计算，还要结合工程背景与应用实践的历练，这对于刚刚从事这方面研发工作的硬件工程师来讲，难度还是非常大的。
鉴于电力电子装置及其系统的工作环境的特殊性，伴随高压、雷击和大电流等工况是非常常见的。如果直接把强电拓扑与主控制系统连在一起的话，传送到主控制系统的幅值仅为几伏的弱信号极有可能被强电干扰所掩盖，尤其是噪声电压的高电平可能会由外部电流或电压源［如：强电（功率部件）和闪电］耦合到弱信号收发模块中，造成信号畸变、信息错乱，严重时会对整个控制系统造成极大的伤害。所以我们在做电力电子装置及其系统的设计时，一定要把包括传感器输出信号、通信模块、IO端口、触发脉冲和状态反馈信号在内的全部弱信号的安全隔离考虑在内，确保可靠保护敏感电路，使其免受现场应用中因偶尔出现的高电压击穿而损伤。
运行实践与设计经验告诉我们，电力电子装置及其系统的开发，涉及的隔离器件种类非常繁多，需要选择包括反馈信号的采集、强电回路中的状态（如电流、电压和温湿度等）检测、数字IO接口、PWM驱动脉冲、电源管理和通信接口等众多具有隔离特性的关键性器部件。这对设计工程师的要求势必陡然增加，虽然市面上也有单独介绍这些知识的书籍，不过与电力电子装置的设计紧密结合起来的还是鲜有出版。因此，迫切希望有这样一本书：它将电力电子装置中的弱信号隔离处理技术以及电磁兼容性设计技术综合起来，有针对性地对刚刚从事电力电子装置及其系统研发工作的读者进行专门的培训与指导；为了避免因读不懂而影响他们的学习兴趣，因此该书不需进行过多的理论分析，而是尽量直奔主题，在种类繁多、品牌繁杂的不同器部件海洋中，有针对性地将最具代表性的器件拎出来并结合具体实例电路进行讲述，由浅入深地引导和启发读者朋友学到专业知识和科研方法，提高工作能力。
作者正是出于这方面的考虑，特编写本书，旨在帮助我们的工程师学习应用于电力电子装置的有关信号隔离处理方面的知识，包括模拟信号的隔离处理技术、数字信号的隔离处理技术和通信信号的隔离处理技术以及应用过程中的电磁兼容性技术等，阐释典型信号隔离器的选型方法和分析步骤，尤其是隔离器件的外围电路设计技巧、参数计算理论等。
由于作者水平有限，本书未必能够达到预期效果，敬请读者朋友不吝赐教！恳请同行批评指正！
疫情无情人有情。本书能够较顺利地成稿，得到高佳俊、邹振杰、刘玄、詹锦皓、陈健豪、赵雪亭、张忠田、曾溶涛、杨进之、卢月、李齐和孙万峰等许多同志的无私帮助，也得到了审稿专家的悉心指导与热忱帮助，还得到了机械工业出版社各位编辑的鼎力帮助，在此，一并对大家的辛勤付出，表示最诚挚的谢意！
编著者2020年2月于馨香园
1974年美国学者W. Newell提出了电力电子技术学科的定义，电力电子技术是由电气工程、电子科学与技术和控制理论三个学科交叉而形成的。电力电子技术是依靠电力半导体器件实现电能的高效率利用，以及对电机运动进行控制的一门学科。电力电子技术是现代社会的支撑科学技术，几乎应用于科技、生产、生活各个领域：电气化、汽车、飞机、自来水供水系统、电子技术、无线电与电视、农业机械化、计算机、电话、空调与制冷、高速公路、航天、互联网、成像技术、家电、保健科技、石化、激光与光纤、核能利用、新材料制造等。电力电子技术在推动科学技术和经济的发展中发挥着越来越重要的作用。进入21世纪，电力电子技术在节能减排方面发挥着重要的作用，它在新能源和智能电网、直流输电、电动汽车、高速铁路中发挥核心的作用。电力电子技术的应用从用电，已扩展至发电、输电、配电等领域。电力电子技术诞生近半个世纪以来，也给人们的生活带来了巨大的影响。
目前，电力电子技术仍以迅猛的速度发展着，电力半导体器件性能不断提高，并出现了碳化硅、氮化镓等宽禁带电力半导体器件，新的技术和应用不断涌现，其应用范围也在不断扩展。不论在全世界还是在我国，电力电子技术都已造就了一个很大的产业群。与之相应，从事电力电子技术领域的工程技术和科研人员的数量与日倶增。因此，迫切需要组织出版有关电力电子新技术及其应用的系列图书，以供广大从事电力电子技术的工程师和高等学校教师和研究生在工程实践中使用和参考，促进电力电子技术及应用知识的普及。
在20世纪80年代，电力电子学会曾和机械工业出版社合作，出版过一套电力电子技术丛书，那套丛书对推动电力电子技术的发展起过积极的作用。最近，电力电子学会经过认真考虑，认为有必要以电力电子新技术系列图书的名义出版一系列著作。为此，成立了专门的编辑委员会，负责确定书目、组稿和审稿，向机械工业出版社推荐，仍由机械工业出版社出版。
本系列图书有如下特色：
本系列图书属专题论著性质，选题新颖，力求反映电力电子技术的新成就和新经验，以适应我国经济迅速发展的需要。
理论联系实际，以应用技术为主。
本系列图书组稿和评审过程严格，作者都是在电力电子技术第一线工作的专家，且有丰富的写作经验。
内容力求深入浅出，条理清晰，语言通俗，文笔流畅，便于阅读学习。
本系列图书编委会中，既有一大批国内资深的电力电子专家，也有不少已崭露头角的青年学者，其组成人员在国内具有较强的代表性。
希望广大读者对本系列图书的编辑、出版和发行给予支持和帮助，并欢迎对其中的问题和错误给予批评指正。
电力电子新技术系列图书
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