电力电子技术-晶体管电路习题课

1晶体管功率电路习题课2•9-1.降压式变换器电路如图，输入电压为27V±10%，输出电压为15V，最大输出功率为120W，最小输出功率为10W。若工作频率为30kHz，求（1）占空比变化范围（2）保证整个工作范围电感电流连续时电感值（3）当输出纹波电压ΔU0=100mV时滤波电容值（4）电感临界连续电流为4A时电感量，及最小输出时的占空度题一3•9-1.降压式变换器电路如图，输入电压为27V±10%，输出电压为15V，最大输出功率为120W，最小输出功率为10W。若工作频率为30kHz，求（1）占空比变化范围UoRL+-+UibubQDLC-AiUUD0%7.61~%5.50:%5.501.12715%7.61%902715max0minmin0max的范围DUUDUUDii？？好像条件不足啊！假定负载电流是连续的4•9-1.降压式变换器电路如图，输入电压为27V±10%，输出电压为15V，最大输出功率为120W，最小输出功率为10W。若工作频率为30kHz，求（2）保证整个工作范围电感电流连续时电感值UoRL+-+UibubQDLC-A00IUP00UPIAUPIAUPI67.03215108151200minmin00maxmax050min0min0min(1)2(1)(1)22iOoUTDDLIUDDUDDfIfImin0min3(1)21510.5050.18562230103oUDImH6•9-1.降压式变换器电路如图，输入电压为27V±10%，输出电压为15V，最大输出功率为120W，最小输出功率为10W。若工作频率为30kHz，求（3）当输出纹波电压ΔU0=100mV时滤波电容值UoRL+-+UibubQDLC-A7CiULfDDUC28)1(CiiiULfUUUUU20081%11027maxiiUU取FmF6.550556.0101001030101856.08%11027151153623，（3）电容按所有工作条件的最大可能计算选取同时有两个变量，消去一个8•9-1.降压式变换器电路如图，输入电压为27V±10%，输出电压为15V，最大输出功率为120W，最小输出功率为10W。若工作频率为30kHz，求（4）电感临界连续电流为4A时电感量，及最小输出时的占空度UoRL+-+UibubQDLC-A9（4）AIG4)1(2DDLTUIiGGiIDTDUL2)1(max0miniUUDD取mH031.030421.12715115，，最小电流从0.67A变化到4A，电感量从0.19mH变化到0.031mH，电感减小！102max00411DIIUUGi0max0024UUIUIDiG000334821530100.03110329.729.71520.0426iiIUUTUUL0.206D时AIWP32,1000max271.129.7iU1.注意连续和继续时占空比变化！2.断续时占空比更小3.最小占空比出现在最小负载电流和最大输入电压条件11•理想BOOST变换器如图，输入电压ui=120V±20%，输出电压为270V，输出功率为30W~300W，工作频率为150kHz，电感电流连续。求：（1）占空比变化范围（2）最小电感值L（3）如果变换器负载突然开路，会发生什么情况？题二12•理想BOOST变换器如图，输入电压ui=120V±20%，输出电压为270V，输出功率为30W~300W，工作频率为150kHz，电感电流连续。求：（1）占空比变化范围1ioiooUUUUDDU题二0minmax00maxmin027012080%64.4%270270120120%46.7%270:46.7%~64.4%iiUUDUUUDUD13•理想BOOST变换器如图，输入电压ui=120V±20%，输出电压为270V，输出功率为30W~300W，工作频率为150kHz，电感电流连续。求：（2）最小电感值L题二max0max0min0min03001.11270300.11270PIAUPIAU00UPI00IUP14•理想BOOST变换器如图，输入电压ui=120V±20%，输出电压为270V，输出功率为30W~300W，工作频率为150kHz，电感电流连续。求：（2）最小电感值L题二)1(2DDLTUIiG220min(1)270*0.467*(10.467)22*150*1000*0.111.085oUDDfImH200min0min(1)(1)22iUTDDUDDLIfI15•理想BOOST变换器如图，输入电压ui=120V±20%，输出电压为270V，输出功率为30W~300W，工作频率为150kHz，电感电流连续。求：（3）如果变换器负载突然开路，会发生什么情况？题二开路时，输出电压会一直增加，损坏电路16•理想BOOST变换器如图，输入电压ui=120V±20%，输出电压为270V，输出功率为30W~300W，工作频率为150kHz，电感电流连续。题二其他问题：电感磁芯工作在什么状态？应选用何种材料磁芯？功率管的关断缓冲电路？17•9-2.升压式变换器另外两种接法如图9-2(a)，晶体管工作在开关状态，电感电流连续，占空度为D，求。10UU题三18ONLiTiLtiLU1111dd11LTUiONiQ导通时，OFFLiTiLtiLUU20ddOFFiTLUUi02Q关断时，i1maxi1mini2maxi2mintiL221211NNNLL19i1maxi1mini2maxi2mintiL11LTUiONiOFFiTLUUi02i1max×N1=i2max×(N1+N2)i1min×N1=i2min×(N1+N2)12121NNNii221211NNNLLDDNNDNDDNNDDNNNUUi111)1(1112121121020解法2：（磁通平衡，伏秒面积相等）Qon时，0111onTioniUUdtDTNNQoff时，012121()(1)ToffoioffoiUUUUdtDTNNNNonoff112(1)ioiUUUDTDTNNN12112()(1)11oiioiUUNNDUNDUNNDUNND21•9-2.升压式变换器另外两种接法如图9-2(b)，晶体管工作在开关状态，电感电流连续，占空度为D，求。10UU22ONLTiLtiLUi1111dd11LUiTiONOFFLTiLtiLUiUdd0OFFTLUiUi02221(12)21LNNLN11121oiUNDUNNDQ导通时，Q关断时，i1max×(N1+N2)=i2max×N1i1min×(N1+N2)=i2min×N123解法2：（磁通平衡，伏秒面积相等）Qon时，012121onTioniUUdtDTNNNNQoff时，0111()(1)ToffoioffoiUUUUdtDTNNonoff121(1)ioiUUUDTDTNNN112112()(1)11oiioiUUNDUNNDUNDUNND24•如图所示为单端正激DC/DC变换电路，开关管工作在开关状态，设输出电容足够大输出电压为一平直的直流电压，N1：N2：N3=14：1：14。（1）在图中画出原边开关管Q、D1管、D2管和D3管的电压波形，并标注电压大小(用Ui变量表示)；（2）变换器允许的最大占空比是多少?（3）若输入直流为250V～350V，输出直流电压为8V，晶体管开关频率为150KHZ,Q应选用什么类型的开关管？D2应选用什么类型的二极管？D1和D3应选用什么二极管？_+UiUoQ1D3DRL+_2D3N1N2NLCtOtQ驱动UiuQ图？25•(1)画出原边开关管Q、D1管、D2管和D3管的电压波形_+UiUoQ1D3DRL+_2D3N1N2NLCtOtQ驱动uQtuD12UiUi-Ui/14tuD2-Ui-2UituD3-Ui/1426令磁复位时间为TR，稳态时一个周期磁通复位，则：31NTUNTDURiOFiON，则：TDNNTR13，又：TDTR)1(故：5.0311NNND•(2)变换器允许的最大占空比是多少?_+UiUoQ1D3DRL+_2D3N1N2NLC27Q应选用MOSFETD2应选用快恢复极管D1和D3应选用肖特基二极管•(3)若输入直流为250V～350V，输出直流电压为8V，晶体管开关频率为150KHZ,Q应选用什么类型的开关管？D2应选用什么类型的二极管？D1和D3应选用什么二极管？_+UiUoQ1D3DRL+_2D3N1N2NLC28题9-7推挽电路输出接桥式整流成为一个DC/DC变换器，电源电压为60V，如要求输出为24V，负载电阻为0.4欧，晶体管和二极管通态压降分别为1.2V和1V，匝比n=N2/N1=0.5。忽略变压器损耗和其他非理想因素求:(1)平均输入电流；（2）效率；（3）晶体管平均电流；（4）晶体管有效值电流（5）晶体管承受的峰值电压推挽DC/DC变换器电路29题9-7推挽电路输出接桥式整流成为一个DC/DC变换器，电源电压为60V，如要求输出为24V，负载电阻为0.4欧，晶体管和二极管通态压降分别为1.2V和1V，匝比n=N2/N1=0.5。忽略变压器损耗和其他非理想因素求:(1)平均输入电流；0.43827.4/12D242D)2U2(4.295.08.58U2U2n)2.1(U1如何下手？波形分析！变压器副边矩形波电流幅值I2m=24/0.4=60原边矩形波幅值I1m=nI2m=30平均输入电流？D？Ii=2D*I1m=26.28A30题9-7推挽电路输出接桥式整流成为一个DC/DC变换器，电源电压为60V，如要求输出为24V，负载电阻为0.4欧，晶体管和二极管通态压降分别为1.2V和1V，匝比n=N2/N1=0.5。忽略变压器损耗和其他非理想因素求(2）效率；1440/1576.8=91.3%输出功率：24V*60A=1440W平均输入功率：60V*26.28A=1576.8W31题9-7推挽电路输出接桥式整流成为一个DC/DC变换器，电源电压为60V，如要求输出为24V，负载电阻为0.4欧，晶体管和二极管通态压降分别为1.2V和1V，匝比n=N2/N1=0.5。忽略变压器损耗和其他非理想因素求（3）晶体管平均电流；（4）晶体管有效值电流（5）晶体管承受的峰值电压思考ing？32题9-5双管反激电路**+-CfUoDRQ1Q2N1N2UinDf1Df2与单管反激的异同？ionUD1DU工作原理？有没有区别？没有？？D〉0.5？D〉0.5Uo=nUi（D0.5)33题9-5双管正激电路与单管正激的异同？ioDnUU工作原理？有没有区别？除功率管承受电压外没有区别，相当于N3=N1D〉0.5？D必须小于0.5**+-CfUoD3Q1Q2N1N2UinD1D2LfD434课堂练习－BUCK电路•当电感电流连续时，画出uA、uL、uQ、uD、iL、iC的波形35电流连续时波形分析uQ＝ui-uAuD=0-uA36课堂练习－BUCK电路•当电感电流断续时，画出uA、uL、uQ、uD、iL、iC的波形37电流断续时波形分析uQ＝ui-uAuD=0-uA38反激课堂习题：•工作条件：电流连续•根据Q的开关控制波形做出i1,i2,uQ,uD波形ubOi1Oi2OuceOuDO39单端反激式