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第5/10章 直流-直流变换电路 习题与答案
第1部分：填空题
1.直流斩波电路完成的是直流到 另一种直流 的变换。
2.直流斩波电路中最基本的两种电路是 降压（Buck） 电路和 升压（Boost） 电路。 3.斩波电路有三种控制方式： 脉宽调制（PWM）、脉频调制（PFM） 和 PWM/PFM混合调制 ，其中最常用的控制方式是：脉宽调制（PWM） 。
4.脉冲宽度调制的方法是： 开关周期 不变， 开关导通 时间变化，即通过导通占空比的改变来改变变压比，控制输出电压。
5.脉冲频率调制的方法是: 开关导通 时间不变， 开关周期 变化，导通比也能发生变化，达到改变输出电压的目的。该方法的缺点是： 开关频率 的变化范围有限。输出电压、输出电流中的 谐波频率 不固定，不利于滤波器的设计 。
6.降压斩波电路中通常串接较大电感，其目的是使负载电流 平滑 。
7.升压斩波电路使电压升高的原因：电感L 在开关管导通期间将电能转换为磁能储存起来，以实现电压泵升 ，电容C 在开关管导通期间给负载供能以使输出电压连续平滑 。 8.升压斩波电路的典型应用有 直流电动机传动 和 功率因素校正（APFC） 等。
9.升降压斩波电路和Cuk斩波电路呈现升压状态的条件是开关器件的导通占空比为 大于0.5小于1 ；呈现降压状态的条件是开关器件的导通占空比为 大于0小于0.5 。
10.设Buck型DC-DC变换器工作于CCM模式，设输入电压Ui=10V，占空比D=0.6，则输出
电压UO＝ 6V 。
11.设Boost型DC-DC变换器工作于CCM模式，设输入电压Ui=12V，占空比D=0.8，则输出
电压UO＝ 60V 。
13.开关型DC-DC变换电路的三个基本元件是 开关管 、 电感 和 电容 。
14. 斩波电路用于拖动直流电动机时，降压斩波电路能使电动机工作于第 1 象限，升压斩
波电路能使电动机工作于第 2 象限，电流可逆 斩波电路能使电动机工作于第1和第2象限。
15.桥式可逆斩波电路用于拖动直流电动机时，可使电动机工作于第 1、2 象限。
16.复合斩波电路中，电流可逆斩波电路可看作一个 降压 斩波电路和一个 升压 斩波电路的组合；多相多重斩波电路中，3相3重斩波电路相当于3个 降压 斩波电路并联。 第3部分：计算题
1、已知一BUCK型DC-DC变换器的输入电压为10V?Ui?20V,输出电压UO为5V，纹波电压为?UO?0.5%UO，负载电阻的变化范围为：1??RL?10?，试： 1） 画出BUCK变换器的主电路图
2） 求工作频率为10KHZ和50KHZ下所需临界电感、电容值 3） 选择晶体管的型号规格。
解：1）BUCK变换器的主电路图如下所示
S Vi iL D L iC Vo C + RL -
2）占空比的范围：
D?
UOUOU55?D?O?D?Ui?UimaxUimin，即：2010，
所以，0.25?D?0.5
LC?由于，临界电感为下所需临界电感分别为：
(1?D)RLR?RLmax可得工作频率为10KHZ和50KHZ2f，代入D?Dmin和LLC10?(1?D)RL(1?0.25)?10??375?H32f2?10?10
(1?D)RL(1?0.25)?10??75?H2f2?50?103
LC50?
3）取电感量为临界电感量的2倍，则
L10?2LC10?2?375?750?H
L50?2LC50?2?75?150?H
UO(1?D)55(1?0.25)???5.25A?632Lf12?750?10?10?10
UO(1?D)55(1?0.25)???5.25A?632Lf12?150?10?50?10
由此可得不同工作频率下的峰值电感电流为：
ITP10?IO?ITP10?IO?
?UO? 4) 根据
UO(1?D)8LCf2，移项可得
C10?
5(1?0.25)?25?0F8?750?10?6?0.5%?5?(10?103)2
C10?5(1?0.25)?50?F?6328?150?10?0.5%?5?(50?10)
5) 晶体管的电压、电流峰值为：
UTM?Uimax?20V
ITM?ITP?5.25A
2、已知BUCK变换器的输入电压Ui范围为24~36V，负载电阻RL变化范围为12~108?，输出电压UO为18V。若工作频率f=30KHZ。试： （1）画出BUCK变换器主电路图
（2）若变换器在整个范围内工作在连续模式，求占空比变化范围； （3）求保证整个工作范围电感电流连续时的电感值； （4）当输出纹波电压?UO?2%UO，求滤波电容值； （5）如取电感临界连续电流为2A，求所需的电感量。 解：1）Buck变换器的主电路图如下所示：
S Vi iL D L iC Vo C + RL - 2）变换器的输出电压为：UO?DUi，所以，
UO18??0.5 Uimax36U18 Dmax?O??0.75
Uimin24 所以，占空比的变化范围为：0.5~0.75 3）临界电感为：
2UOR(U?UO) LC? (1?D)?Li2fPO2fUi 所以，保证整个工作范围内电感电流连续时的电感值为：
2UOR(U?UO)108?(36?18) LCmax?(1?Dmin)?Lmaximax??900?H 32fPOmin2fUimax2?30?10?36 4）取电感值L?900?H,根据纹波要求，有：
U(U?UO)18?(36?18)Cmin?O2imax??200?F
8LfUimax?UO8?0.9?10?3?(30?103)2?36?0.5%?18所以，可取滤波电容的值为470?F。 Dmin?2UOR(U?UO) 5）根据临界电感公式：LC?可知，电感临界连续电流为2A时，(1?D)?Li2fPO2fUi所需的最小电感量为：
2UO182 LCmin?(1?Dmin)?(1?0.5)?75?H 32fPO2?30?10?2?18