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1、第五章第五章 直流直流-直流交流电路直流交流电路1简述图简述图 5-1a 所示的降压斩波电路工作原理。所示的降压斩波电路工作原理。 答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让 V 导通一段时间导通一段时间 ton，由电源，由电源 E 向向 L、R、M 供电，在此期间，供电，在此期间，uoE。然后使。然后使 V 关断一段时间关断一段时间 toff，此时电感，此时电感 L 通过二极管通过二极管 VD 向向 R 和和 M 供电，供电，uo0。一个周期内的平均电压。一个周期内的平均电压 Uo。输出电压小于电源电压，起到降压的作用。输出电压小于电源电压，起到
2、降压的作用。Etttoffonon4 4简述图简述图 5-2a5-2a 所示升压斩波电路的基本工作原理。所示升压斩波电路的基本工作原理。 答：假设电路中电感答：假设电路中电感 L 值很大，电容值很大，电容 C 值也很大。当值也很大。当 V 处于通态时，电源处于通态时，电源 E 向向 电感电感 L 充电，充电电流基本恒定为充电，充电电流基本恒定为 I1，同时电容，同时电容 C 上的电压向负载上的电压向负载 R 供电，因供电，因 C 值很大，基本保持输出电压为恒值值很大，基本保持输出电压为恒值 Uo。设。设 V 处于通态的时间为处于通态的时间为 ton，此阶段电，此阶段电 感感 L 上积蓄的能量为
3、上积蓄的能量为。当。当 V 处于断态时处于断态时 E 和和 L 共同向电容共同向电容 C 充电并向负载充电并向负载on1tEIR 提供能量。设提供能量。设 V 处于断态的时间为处于断态的时间为 toff，则在此期间电感，则在此期间电感 L 释放的能量为释放的能量为 。当电路工作于稳态时，一个周期。当电路工作于稳态时，一个周期 T 中电感中电感 L 积蓄的能量与释放的积蓄的能量与释放的off1otIEU 能量相等，即：能量相等，即： off1oon1tIEUtEI化简得：化简得：EtTEtttUoffoffoffon o式中的式中的，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。，输出电压高于
4、电源电压，故称该电路为升压斩波电路。1/offtT6试分别简述升降压斩波电路和试分别简述升降压斩波电路和 Cuk 斩波电路的基本原理，并比较其异同斩波电路的基本原理，并比较其异同 点。点。 答：升降压斩波电路的基本原理：当可控开关答：升降压斩波电路的基本原理：当可控开关 V 处于通态时，电源处于通态时，电源 E 经经 V 向电向电 感感 L 供电使其贮存能量，此时电流为供电使其贮存能量，此时电流为 i1，方向如图，方向如图 3-4 中所示。同时，电容中所示。同时，电容 C 维维 持输出电压基本恒定并向负载持输出电压基本恒定并向负载 R 供电。此后，使供电。此后，使 V 关断，电感关断，电感 L
5、 中贮存的能量中贮存的能量 向负载释放，电流为向负载释放，电流为 i2，方向如图，方向如图 3-4 所示。可见，负载电压极性为上负下正，所示。可见，负载电压极性为上负下正， 与电源电压极性相反。与电源电压极性相反。 稳态时，一个周期稳态时，一个周期 T 内电感内电感 L 两端电压两端电压 uL对时间的积分为零，即对时间的积分为零，即 Ttu 0L0d当当 V 处于通态期间，处于通态期间，uL = E；而当；而当 V 处于断态期间，处于断态期间，uL = - - uo。于是：。于是：offoontUtE所以输出电压为：所以输出电压为：EEtTtEttU 1ononoffon o改变导通比改变导通
6、比 ，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当 01/2 时为降压，当时为降压，当 1/21 时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路。时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路。CukCuk 斩波电路的基本原理：当斩波电路的基本原理：当 V 处于通态时，处于通态时，EL1V 回路和回路和 RL2CV 回路分别流过电流。当回路分别流过电流。当 V 处于断态时，处于断态时，EL1CVD 回路和回路和 RL2VD 回路分回路分 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别流过电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。
7、该电路的等效电路如图 3- 5b 所示，相当于开关所示，相当于开关 S 在在 A、B 两点之间交替切换。两点之间交替切换。 假设电容假设电容 C 很大使电容电压很大使电容电压 uC的脉动足够小时。当开关的脉动足够小时。当开关 S 合到合到 B 点时，点时，B 点电压点电压 uB=0，A 点电压点电压 uA= - - uC；相反，当；相反，当 S 合到合到 A 点时，点时，uB= uC，uA=0。因此，。因此，B 点电压点电压 uB的平均值为的平均值为（UC为电容电压为电容电压 uC的平均值）的平均值） ，又因电感，又因电感 L1Coff BUTtU的电压平均值为零，所以的电压平均值为零，所以。
8、另一方面，。另一方面，A 点的电压平均值为点的电压平均值为Coff BUTtUE，且，且 L2的电压平均值为零，按图的电压平均值为零，按图 3-5b 中输出电压中输出电压 Uo的极性，有的极性，有Con AUTtU。于是可得出输出电压。于是可得出输出电压 Uo与电源电压与电源电压 E 的关系：的关系：Con oUTtU EEtTtEttU 1ononoffon o两个电路实现的功能是一致的，均可方便的实现升降压斩波。与升降压斩两个电路实现的功能是一致的，均可方便的实现升降压斩波。与升降压斩 波电路相比，波电路相比，Cuk 斩波电路有一个明显的优点，其输入电源电流和输出负载电斩波电路有一个明显的
9、优点，其输入电源电流和输出负载电 流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。7试绘制试绘制 Speic 斩波电路和斩波电路和 Zeta 斩波电路的原理图，并推导其输入输出关斩波电路的原理图，并推导其输入输出关 系。系。 解：解：SepicSepic 电路的原理图如下：电路的原理图如下：RVDa)Vi1L1C1uC1i2L2 C2uouL1uL2ESepic 斩波电路斩波电路在在 V V 导通导通t tonon期间，期间， u uL1L1= =E E u uL2L2= = u uC1C1 在在 V V 关断关断t toffoff期
10、间期间 u uL1L1E E u uo o u uC1C1 u uL2L2= = u uo o当电路工作于稳态时，电感当电路工作于稳态时，电感L L1 1、L L2 2的电压平均值均为零，则下面的式子成的电压平均值均为零，则下面的式子成 立立E E t tonon + + ( (E E u uo o u uC1C1) ) t toffoff =0=0 u uC1C1 t tonon u uo o t toffoff=0=0 由以上两式即可得出由以上两式即可得出U Uo o= =EttoffonZetaZeta 电路的原理图如下：电路的原理图如下：RVDEV i1C1L1uo C2L2uL1uL
11、2uC1在在 V V 导通导通t tonon期间，期间， u uL1L1= = E E u uL2L2= = E Eu uC1C1 u uo o 在在 V V 关断关断t toffoff期间期间 u uL1L1 u uC1C1 u uL2L2= = u uo o当电路工作于稳态时，电感当电路工作于稳态时，电感L L1 1、L L2 2的电压平均值均为零，则下面的式子成的电压平均值均为零，则下面的式子成 立立E E t tonon + + u uC1C1 t toffoff =0=0 ( (E E u uo o u uC1C1) ) t tonon u uo o t toffoff=0=0 由以上两式即可得出由以上两式即可得出U Uo o= =Ettoffon
