第5章直流--直流变换电路.

1、感值来得到所希望的电流纹波ILUdUo2 ILDT S。II(1 D)Dn U d 2LfsiL(t)L/YrnuL(t)Uduo(t)图2.4采用功率MOSFET晶体管和二极管表示的BUCK变换器ILTS8C(1 D)DUU d216LCf S疋：ILL ,CUcILUC1 L , UC确定，则：fS C丄2能完成以下功能的电路是 DC DC变换电路： A.直流电幅值变换；B.直流电极性变换；C.直流 电路阻抗变换；D.有源滤波。3典型Buck电路如图。並 Ud Uo ； DTT时段内,dtL第5章 直流一直流变换电路I.Buck电路中，L、C对电感电流iL脉动大小和输出电容电压 Uc的脉动

2、大小分别有何影响?A.该变换器直流输出电压 U。与占空比D之间存在线性关系 UO DU dB.电感L和电容C组成低通滤波器，此滤波器设计的原则是使Us(t)的直流分量通过，抑制开关频率及其谐波分量通过。C.稳态时，在0DT时段内，电感电流对时间的变化率电感电流的时间变化率业dtD.不希望IL太大，否则将使流过电感和开关器件的电流峰值增大。可以通过选择合适的电3关于小纹波近似和 CCM与DCM，以下叙述中正确的正:A.通常可以假设开关纹波幅值远小于直流分量，即Urippie Max U。输出电压近似为其直流分量，从而可以忽略其小纹波成分uripple(t)。上述近似称谓小纹波近似，或称线性纹波近

3、似;B.输出电压uo(t)总是可以应用小纹波近似，但电感电流iL(t) 一般不适用小纹波近似;C.对于基本斩波电路， CCM是指电感电流连续；DCM是指电感电流不连续；D. Buck和Boost电路工作于 CCM时的电压变换比与工作于 DCM时的电压变换比不同。UdiL(t) WCUL(t)” iC(t)Uo4根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路可分为三种控制方式: A.脉宽调制；B.频率调制；C.混合调制。5基本斩波电路一般认为共有六个，它们分别是：A.Buck降压斩波电路；B.Boost升压斩波电路；C.Buck-Boost降压-升压斩波电路；D.Cuk、Sepic、Zeta升

4、压-降压斩波电路。6.Boost电路如图所示。对于电感电流连续情况，回答以下问题: iL.“ ic(t)UdUoUddt容电流iCUo(t)，应用小纹波近似，有ic(t) ；电容电压变化率RRdueicUOdtCCR ；A.T导通时，由电感电压UL(t) Ud ,推知电感电流对时间的变化率0。电B.D导通时，由电感电压UL(t) Ud Uo(t)，应用小纹波近似，有：UL(t) Ud U o(t)推知电感电流对时间的变化率:dL(t) Ud Uo(t)dt电容电流iCiL(t)%UoiL(t)盲；电容电压变化率 duC(t)dtic(t) ic(t) UO ；;C CCRC.依据A、B的分析，

5、画出UL(t)、(t)iC(t)及uo(t)波形图:00-t00Uo(t) t0D.电感电流直流成份Ud UUL(t)tU应用安秒平衡法则:I。To ic(t)dt(URDT) (I推知IUo Ud D R D 2RE.电感电流变化量L(t) ?由iL(t)波形，有:2 L(t)UdL DT L(t)F.输出电压纹波Uo由U(t)波形，有2 Uo(t)紗 u。 2RCDTG求电压变换比M及其M-D曲线:从UL(t)波形结合伏秒平衡:UdDT (Ud Uo)DT 0 UUdDUd，即:7.Boost电路如图所示，对于电流断续的情况回答下列问题:A.关于导通模式界限，模式界限标准形式:CCM :

6、K Kcrit(D)DCM : K Kcrit(D)式中，Kcrit（D） DD 2称临界值。K2LRTB. T导通时，由电感电压 UL（t） Ud，推知电感电流对时间的变化率dtUd电容电流iC響，应用小纹波近似，有ic（t）UOR ；电容电压变化率duc (t) dticUO ；C CR ；C.D导通时，由电感电压UL（t） UdUo（t），应用小纹波近似，有:UL(t)Ud Uo(t)dL(t) Ud Uo(t)推知电感电流对时间的变化率dtL0。电容电流iC iL（t）UoRL(t)UoR ；电容电压变化率duC-沁）钮）UO ；dtCCCRD.T和D都不导通时，UL（t）0，L(t)

7、0。L（t）Uo(t)RE.依据B、C、D的分析，画出UL（t）、L（t）及iD（t）波形图:UoiD (t)M ic(t)Rcio(t)电感电压uL(t) Udhd DTI UdDT2L2 一L -，电感电流变化量，即电感电流脉动量 DTIL/VL Lu i :.L LIL/VL LuYhrywAYhrywAL L8.Buck-Boost电路如图所示，回答下列问题:A.晶体管T导通工作模式下（对应 0 t ti DT）oB二极管导通工作模式下，（对应ti t t2 T）电感电压ULUo L-DT，电感电流变化量1皿严C.依据A、B分析，画出UL（t）、L（t）及ic（t）波形图。UdUoRi

8、o(t)UoILIL/V/V L LILIL /V/VL LIL/V oUL（t1t2Udw DT *.t0me1e1所以输出电流连续。 此时输出平均电压为R输出电流的最大和最小值瞬时值分别为1 eEm 1 eRmaxIo= Uo - EM 50 20 60(A)0.50.0051 e1 e0.1 器=80(A)所以输出电流仍然连续。此时输出电压、电流的平均值以及输出电流最大、最小瞬时值分别为:Uo=也 E=10 3=15(V)T20Io= UO-EM L-20 =60(A)0.5100=10.13(A)0.5R0.00151 e 0.011 e0.0015e 1e 15.在图5-2a所示的升

9、压斩波电路中，已知I max=I min =0.10.1100 9.873(A) 0.5E50V, L值和C值极大，R25Q，采+皆如输出平均电流为需=?1 m R=0.1 瞑=79.75(A)e 1 R e 10.5当ton=3卩S时，采用同样的方法可以得出：ap =0.0015由于彳 0.015 de =eLc-1=0.149me 1 e 1用脉宽调制控制方式，当T=50卩s, 5=20卩s时，计算输出电压平均值 Uo,输 出电流平均值I。解：输出电压平均值为：T50Uo=丄 E =50 =83.3(V)toff 5020输出电流平均值为:11 賢 f 、-IX oE -KVC -Uo L

10、*LRIo=穿=3.33(A)VDi rYYYY-ILV 乂 VDUoi2P139 (6)6.试分别简述升降压斩波电路和 Cuk斩波电路的基本原理，并比较其异同点。 、，i2 VD答：升降压斩波电路的基本原理：当可控开关V处于通态时，电源E经V向电感L供电使其贮存能量，此时电流为ii，方向如图5-4中所示。同时，电容C维 持输出电压基本恒定并向负载 R供电。此后，使V关断，电感L中贮存的能量 向负载释放，电流为i2，方向如图5-4所示。可见，负载电压极性为上负下正， 与电源电压极性相反。稳态时，一个周期T内电感L两端电压UL对时间的积分为零，即TUL dt 0o L当V处于通态期间，UL=E;

11、而当V处于断态期间，UL=- Uo。于是：E ton U o tff所以输出电压为：Uo ton EtonEEtoffTton1改变导通比，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0V 1/2 时为降压，当1/2 1时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路。Cuk斩波电路的基本原理：当V处于通态时，EL1V回路和R L2 C V 回路分别流过电流。当 V处于断态时，E L1C VD回路和R L2 VD回路 分别流过电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。该电路的等效电路如图 5-5b所示，相当于开关S在A、B两点之间交替切换。4假设电容C很大使电容电压UC的脉动足够小时。当开关 S合到B点时，B 点电压UB=0，A点电压UA=- UC;相反，当S合到A点时，UB=UC，UA=0。因此， B点电压UB的平均值为UB UC（ UC为电容电压UC的平均值），又因电感L1 的电压平均值为零，所以 E UB UC。另一方面，A点的电压平均值为 UA yUc，且L2的电压