第3章思考題與習(xí)題3.1開關(guān)器件的開關(guān)損耗大小同哪些因素有關(guān)？答：開關(guān)損耗與開關(guān)的頻率和變換電路的形態(tài)性能等因素有關(guān)。3.2試比較Buck電路和Boost電路的異同。答；相同點：Buck電路和Boost電路多以主控型電力電子器件（如GTO，GTR，VDMOS和IGBT等）作為開關(guān)器件，其開關(guān)頻率高，變換效率也高。不同點：Buck電路在T關(guān)斷時，只有電感L儲存的能量提供給負(fù)載，實現(xiàn)降壓變換，且輸入電流是脈動的。而Boost電路在T處于通態(tài)時，電源Ud向電感L充電，同時電容C集結(jié)的能量提供給負(fù)載，而在T處于關(guān)斷狀態(tài)時，由L與電源E同時向負(fù)載提供能量，從而實現(xiàn)了升壓，在連續(xù)工作狀態(tài)下輸入電流是連續(xù)的。3.3試簡述Buck-Boost電路同Cuk電路的異同。答：這兩種電路都有升降壓變換功能，其輸出電壓與輸入電壓極性相反，而且兩種電路的輸入、輸出關(guān)系式完全相同，Buck-Boost電路是在關(guān)斷期內(nèi)電感L給濾波電容C補充能量，輸出電流脈動很大，而Cuk電路中接入了傳送能量的耦合電容C1，若使C1足夠大，輸入輸出電流都是平滑的，有效的降低了紋波，降低了對濾波電路的要求。3.4試說明直流斬波器主要有哪幾種電路結(jié)構(gòu)？試分析它們各有什么特點？答：直流斬波電路主要有降壓斬波電路（Ｂuck），升壓斬波電路（Ｂoost），升降壓斬波電路（Ｂuck－Ｂoost）和庫克（Ｃook）斬波電路。降壓斬波電路是：一種輸出電壓的平均值低于輸入直流電壓的變換電路。它主要用于直流穩(wěn)壓電源和直流直流電機的調(diào)速。升壓斬波電路是：輸出電壓的平均值高于輸入電壓的變換電路，它可用于直流穩(wěn)壓電源和直流電機的再生制動。升降壓變換電路是輸出電壓平均值可以大于或小于輸入直流電壓，輸出電壓與輸入電壓極性相反。主要用于要求輸出與輸入電壓反向，其值可大于或小于輸入電壓的直流穩(wěn)壓電源。庫克電路也屬升降壓型直流變換電路，但輸入端電流紋波小，輸出直流電壓平穩(wěn)，降低了對濾波器的要求。3.5試分析反激式和正激式變換器的工作原理。答：正激變換器：當(dāng)開關(guān)管T導(dǎo)通時，它在高頻變壓器初級繞組中儲存能量，同時將能量傳遞到次級繞組，根據(jù)變壓器對應(yīng)端的感應(yīng)電壓極性，二極管D1導(dǎo)通，此時D2反向截止，把能量儲存到電感L中，同時提供負(fù)載電流；當(dāng)開關(guān)管T截止時，變壓器次級繞組中的電壓極性反轉(zhuǎn)過來，使得續(xù)流二極管D2導(dǎo)通（而此時D1反向截止），儲存在電感中的能量繼續(xù)提供電流給負(fù)載。變換器的輸出電壓為：反激變換器：當(dāng)開關(guān)管T導(dǎo)通，輸入電壓Ud便加到變壓器TR初級N1上，變壓器儲存能量。根據(jù)變壓器對應(yīng)端的極性，可得次級N2中的感應(yīng)電動勢為下正上負(fù)，二極管D截止，次級N2中沒有電流流過。當(dāng)T截止時，N2中的感應(yīng)電動勢極性上正下負(fù)，二極管D導(dǎo)通。在T導(dǎo)通期間儲存在變壓器中的能量便通過二極管D向負(fù)載釋放。在工作的過程中，變壓器起儲能電感的作用。輸出電壓為3.6試分析全橋式變換器的工作原理。答：當(dāng)ug1和ug4為高電平，ug2和ug3為低電平，開關(guān)管T1和T4導(dǎo)通，T2和T3關(guān)斷時，變壓器建立磁化電流并向負(fù)載傳遞能量；當(dāng)ug1和ug4為低電平，ug2和ug3為高電平，開關(guān)管T2和T3導(dǎo)通，T1和T4關(guān)斷，在此期間變壓器建立反向磁化電流，也向負(fù)載傳遞能量，這時磁芯工作在B－H回線的另一側(cè)。在T1、T4導(dǎo)通期間(或T2和T3導(dǎo)通期間)，施加在初級繞組NP上的電壓約等于輸入電壓Ud。與半橋電路相比，初級繞組上的電壓增加了一倍，而每個開關(guān)管的耐壓仍為輸入電壓。3.9有一開關(guān)頻率為50kHz的Buck變換電路工作在電感電流連續(xù)的情況下，L=0.05mH，輸入電壓Ud=15V，輸出電壓U0=10V(1)求占空比D的大??；(2)求電感中電流的峰-峰值ΔI；(3)若允許輸出電壓的紋波ΔU0/U0=5%，求濾波電容C的最小值。解：（1），（2）(3)因為則μF3.10降壓式斬波電路，輸入電壓為27V±10%，輸出電壓為15V，求占空比變化范圍；解：降壓斬波電路輸出電壓，則，則，則3.11有一降壓斬波電路，U=120V，負(fù)載電阻R=6Ω，開關(guān)周期性通斷，通30μs，斷20μs，忽略開關(guān)導(dǎo)通壓降，電感L足夠大。試求：（1）

負(fù)載電流及負(fù)載上的功率。（2）

若要求負(fù)載電流在4A時仍能維持，則電感L最小應(yīng)取多大？解：依據(jù)題意，開關(guān)通斷周期T=50μs占空比（1）

負(fù)載電壓的平均值負(fù)載電流的平均值負(fù)載功率的平均值

（2）設(shè)占空比不變，當(dāng)負(fù)載電流為4A時，處于臨界連續(xù)狀態(tài)，則電感量L為3.12

升壓式斬波電路，輸入電壓為27V±10%，輸出電壓為45V，輸出功率為750W，效率為95%，若等效電阻為R=0.05Ω。（1）

求最大占空比；（2）

如果要求輸出60V，是否可能？為什么？解：輸入電流的平均值為設(shè)Ii為理想的常值，則（1）當(dāng)取最小值時，k為最大值（2）如果要求輸出電壓60V，此時占空比為理論上說明此電路是可以輸出60V電壓的。3.13圖題3.13所示的電路工作在電感電流連續(xù)的情況下，器件T的開關(guān)頻率為100kHz，電路輸入電壓為直流310V，當(dāng)RL兩端的電壓為400V時：(1)求占空比的大小；(2)當(dāng)RL=40Ω時，求維持電感電流連續(xù)時的臨界電感值；(3)若允許輸出電壓紋波系數(shù)為0.01，求濾波電容C的最小值。題圖3.13解:（１）由題意可知：=0.225（２）＝（其中）（３）,3.14在Boost變換電路中，已知Ud=50V，L值和C值較大，R=20Ω，若采用脈寬調(diào)制方式，當(dāng)Ts=40μs，ton=20μs時，計算輸出電壓平均值U0和輸出電流平均值I0。解：＝由于Ｌ和Ｃ的值都比較大，3.15有一開關(guān)頻率為50kHz的庫克變換電路，假設(shè)輸出端電容足夠大，