| 課程代碼 |
Z6D01M01
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| 課程中文名稱 |
磁性元件設計基礎
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| 課程英文名稱 |
Basics of Magnetic Elements
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| 學分數 |
3.0
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| 必選修 |
選修
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| 開課班級 |
工學X學程三
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| 任課教師 |
李宗勳
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| 上課教室(時間) |
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週五
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第6節
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(K402)
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週五
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第7節
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(K402)
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週五
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第8節
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(K402)
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| 課程時數 |
3
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| 實習時數 |
0
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| 授課語言 |
1.華語
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| 輔導考證 |
無
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| 課程概述 |
磁性元件廣泛應用於通訊、切換式電源、照明、充電器、電機驅動、智能電網及電動汽車等系統中，需依特定規格量身訂製之設計件。本課程首先從電磁理論出發，復習基本電磁感應原理，其次再針對常用的磁性材料進行介紹，並探討磁路分析、磁性元件模型及繞線，課堂中再導入電感器、電磁鐵、變壓器、濾波器、電源轉換電路、馬達及發電機等重要磁性元件及電機機械的應用設計，並輔以電腦輔助設計工具，最後闡述磁性元件發展趨勢及挑戰。本課程主要作為理工科同學的入門課程。以簡、易、淺、明為教學目標，並透過簡單的設計案例，令同學了解磁性元件的設計原理與方法，增進學生對於磁性元件的理解與設計能力的培養。
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| 先修科目或預備能力 |
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課程學習目標與核心能力之對應
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| 編號 | 中文課程學習目標 | 英文課程學習目標 | 對應系指標 |
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1
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電磁基礎
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1 專業知識
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2
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磁性材料及繞線
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|
1 專業知識
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3
|
磁路分析,磁性元件建模,磁性元件損耗分析
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2 實務技能
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4
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電感器、電磁鐵設計、變壓器設計、類比濾波器設計
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|
2 實務技能
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5
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電源轉換電路、馬達、發電機
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4 整合創新
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6
|
磁性元件發展趨勢
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2 實務技能
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| 就業力培養目標 |
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校指標 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
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專業知識 |
實務技能 |
資訊能力 |
整合創新 |
外語能力 |
熱誠抗壓 |
表達溝通 |
敬業合群 |
人文素養 |
服務關懷 |
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35% |
35% |
5% |
25% |
0% |
0% |
0% |
0% |
0% |
0% |
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系指標 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
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專業知識 |
實務技能 |
資訊能力 |
整合創新 |
外語能力 |
熱誠抗壓 |
表達溝通 |
敬業合群 |
人文素養 |
服務關懷 |
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35% |
35% |
5% |
25% |
0% |
0% |
0% |
0% |
0% |
0% |
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| 中文課程大綱 |
1. 電磁基礎
2. 磁性材料及繞線
3. 磁路分析
4. 磁性元件建模
5. 磁性元件損耗分析
6. 電感器、電磁鐵設計
7. 變壓器設計
8. 類比濾波器設計
9. 電源轉換電路
10. 馬達、發電機
11. 磁性元件發展趨勢
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| 英/日文課程大綱 |
1. Electromagnetic Induction
2. Magnetic Materials and Winding
3. Magnetic Circuit Analysis and Simulation
4. Modeling of Magnetic Elements
5. Losses
6. Design of Inductors and Electromagnetic Actuators
7. Transformer Design
8. Analog Filter Design
9. Power Converter Circuits
10. Motor and Generator
11 The Trends of Magnetics
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| 課程進度表 |
第7章 變壓器及磁性元件設計 251
7.1 引言 251
7.2 變壓器鐵芯材料與幾何結構、峰值磁通密度的選擇 252
7.3 鐵芯最大輸出功率、峰值磁通密度、鐵芯和骨架面積及線圈電流 密度的選擇 261
7.4 變壓器溫升的計算 281
7.5 變壓器中的銅損 287
7.6 引言：利用面積乘積(AP)法進行電感及磁性元件設計 304
7.7 磁學：抗流線圈簡介—直流偏壓電流很大的電感 321
7.8 磁設計：抗流圈鐵芯材料簡介 330
7.9 磁學：抗流圈設計例子 337
7.10 磁學：用粉芯鐵芯材料設計抗流圈—簡介 348
7.11 抗流圈設計例子：用環形Kool Mμ材料設計受銅耗限制的抗流圈 355
7.12 用各種E形粉芯設計抗流圈的例子 362
7.13 變感抗流圈設計例子：用E形Kool Mμ鐵粉心設計受銅耗限制的抗流圈 375
第8章 雙極功率電晶體的基極驅動電路 381
8.1 引言 381
8.2 雙極電晶體的理想基極驅動電路的主要目標 382
8.3 變壓器耦合的貝克箝位電路 388
第9章 MOSFET和IGBT功率電晶體及其驅動電路 413
9.1 MOSFET 概述 413
9.2 MOSFET的基本工作原理 415
9.3 絕緣閘雙極電晶體(IGBT)概述 439
第10章 磁放大器後級調節器 457
10.1 引言 457
10.2 線性穩壓器和降壓後級穩壓器 459
10.3 放大器概述 459
10.4 磁放大器脈寬調變器和誤差放大器 484
第11章 切換損耗分析與負載線 整形緩衝電路設計 489
11.1 引言 489
11.2 無緩衝電路的電晶體的關閉損耗 490
11.3 RCD關閉緩衝電路 492
11.4 RCD緩衝電路中電容的選擇 493
11.5 設計範例—RCD緩衝電路 494
11.6 無損緩衝電路 496
11.7 負載線整形（減少尖峰電壓以防止電晶體二次崩潰的緩衝器） 497
11.8 變壓器無損緩衝電路 500
第12章 回授迴路的穩定 503
12.1 引言 503
12.2 振盪迴路的機制 504
12.3 誤差放大器增益頻率特性曲線的設計 512
12.4 誤差放大器的轉移函數、極點和零點 516
12.5 零點、極點頻率引起的增益斜率變化規則 517
12.6 只含單零點和單極點的誤差放大器轉移函數的推導 518
12.7 根據2型誤差放大器的零點、極點位置計算相移 520
12.8 考慮ESR時LC 濾波器的相移 521
12.9 設計實例一含有2型誤差放大器的順向轉換器 522
12.10 3 型誤差放大器的應用及其轉移函數 526
12.11 3 型誤差放大器零點、極點位置引起的相位落後 528
12.12 3 型誤差放大器的原理圖、轉移函數及零點、極點位置 528
12.13 設計實例—透過3 型誤差放大器回授迴路穩定順向轉換器 530
12.14 3 型誤差放大器元件的選擇 532
12.15 回授系統的條件穩定 533
12.16 不連續模式下返馳轉換器的穩定 534
12.17 不連續模式下返馳轉換器誤差放大器的轉移函數 538
12.18 設計實例—不連續模式下返馳轉換器的穩定 538
12.19 互導誤差放大器 541
第13章 諧振轉換器 545
13.1 引言 545
13.2 諧振轉換器 546
13.3 諧振順向轉換器 547
13.4 諧振轉換器的工作模式 551
13.5 連續模式下的諧振半橋轉換器 553
13.6 諧振電源—結論 562
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| 課程融入SDGs |
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| 期考調查 |
| 期中考(第9週)考試方式 |
筆試
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| 期末考(第18週)考試方式 |
筆試
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| 其他週考試考試週次與方式 |
作業
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| 教學方式與評量方式 |
| 課程學習目標 | 教學方式 | 評量方式 |
| 電磁基礎 |
課堂講授
|
作業
（
平時
）
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| 磁性材料及繞線 |
課堂講授
|
作業
（
平時
）
|
| 磁路分析,磁性元件建模,磁性元件損耗分析 |
課堂講授
|
筆試
（
期中
）
|
| 電感器、電磁鐵設計、變壓器設計、類比濾波器設計 |
課堂講授
|
作業
（
平時
）
|
| 電源轉換電路、馬達、發電機 |
課堂講授
|
作業
（
平時
）
|
| 磁性元件發展趨勢 |
課堂講授
|
筆試
（
期末
）
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| 指定用書 |
| 書名 |
交換式電源設計, 3/e (Switching Power Supply Design, 3/e)
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| 作者 |
Abraham Pressman, Keith Billings, Taylor Morey 著 呂文隆、張簡士琨、曾國境
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| 書局 |
全華圖書
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| 年份 |
2012
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| 國際標準書號(ISBN) |
9861578684
|
| 版本 |
3
|
請同學尊重智慧財產權，使用正版教科書，不得非法影印，以免觸犯智慧財產權相關法令
。 |
| 參考書籍 |
電機機械
[ISBN] 9869328288
[作者] P. C. Sen原著 ; 黃世杰譯
[出版社] 歐亞
[出版日期] 2017-05
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| 教學軟體 |
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| 課程規範 |
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