电力电子技术第五版课后习题答案4

第四章 直流直流变换器习题解答

4-1 降压型斩波电路，直流电压为80V，负载电阻为10Ω，斩波频率为50kHz，导通比为0.5。 (1) 画出各电流波形。

(2) 求输出电压和电流的平均值。 解：

toffT I20t1t2 Ts?11??20?s f50kHzD?U0?0.5 Ud

U0?0.5Ud?0.5?80?40VI0?

U040??4A R104-2 在降压变换器中，认为所有的元件都是理想的。通过控制占空比D保持输出电压不变，Uo=5V，输入电压为10~40V，Po≥5W，fs=50kHz，为保证变换器工作在电流连续模式，计算要求的最小电感量。

解：

fs?50kHz,Ts?1?20?s fs?在该变换器中，u0?U0?5V不变，

P0?U0I0?5 即 I0?P0?1A U0要求在电流连续模式下的最小电感，电感电流在电流临界情况下。 当输入电压为10~40V时，D=0.5～0.125

在输出电压不变时，由ILB?TsUo(1?D)得， 2LTsUo20?10?6?5L?(1?D)?(1?D)?25~43.75?H

2ILB2?1当D=0.125~0.5变化时，保持连续的电感的取值如上式，所以保持在整个工作范围内连续的最小电感是43.75μH

4-3 在降压变换器中，认为所有的元件都是理想的，假设输出电压Uo=5V，fs=20kHz，L=1mH，C=470μF，当输入电压为12.6V，Io=200mA，计算输出电压的纹波。 解：

因为

Ts?1/fs?1/20?0.05ms

假设 电路工作在电路连续的模式下，

所以有：D?UO/Ud?5/12.6=0.397

电路在临界状态下时，有

IOB?DTS(Ud?Uo)/2L=0.397?0.05?10?3?(12.6?5)/2?10?3?75.4mA

由于IOB?IO，所以电路工作在电流连续模式下，

电压纹波为

Ts2Uo(50?10?6)2?5?Uo?(1?D)?(1?0.379)?2.065mV?98LC8?470?10输出电压的纹波2.065mV

4.4 （略）

4-5 在升压型斩波器电路中，直流电压为100V，RL =50Ω，ton =80 μs，toff=20 μs，设电感和电容的值足够大。 (1) 画出uo、iC的波形。 (2) 计算输出电压Uo。 解：(1):

iDID=IoOuotontofftΔUoUot DTs(1-D)Ts(2) 因为在此升压斩波电路中，电感和电容的值足够大,所以电路在连续状态下工作.

?D?ton80??0.8

ton?toff80?20?U0?11?Ud??100?500V

1?D1?0.8?输出电压U0为500V.

4-6 在升压变换器中，认为所有的元件都是理想的。输入电压为8~16V，输出电压Uo=24V，fs=20kHz，C=470μF， Po≥5W，

为保证变换器工作在电流连续模式，计算要求的最小电感量。

解：因为

TS?1fs?0.02ms，

在保证U0不变的情况下，P?U0I0?5W

即 ：I0?5 24当

Ud?8~16V变化时，

占空比

D?12~ 变化 33要是电路工作在电流连续模式下，应使负载电流Io≥IoB

由临界连续状态下 IoB为，

IOB?TSU0D(1?D)2 2LL?TSU0D(1?D)2

2IOB由书中图4-13（b）可知，D在0.33~0.67内电流临界连续最小值与D是单调变化的，电感的取值为

2?10?5?24L??D?(1?D)2?85~170.67?H5 2?24在整个工作范围内保证连续的最小电感是170.67μH。

4-7 在升压变换器中，认为所有的元件都是理想的，输出电压Uo=24V，输入电压为12V，fs=20kHz，L=150μH，C=470μF， Io=500mA，计算输出电压的纹波。

解：因为 所有元件都是理想的，假设电路工作在电流连续模式下，

则有

U0124??Ud1?D12

所以， D=0.5

又因为 在D=0.5 ，电路工作在临界状态时，

IOBTSU00.05?24?10?322?D(1?D)??0.5?0.5?500mA

?62L2?150?10