電源技術(shù)例題

1、1零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振Buck變換器變換器例題例題1 例例 下圖所示的零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振下圖所示的零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振Buck變換器，變換器，輸入輸入電壓為電壓為12V，諧振電感，諧振電感Lr和諧振電容和諧振電容Cr的值分別為的值分別為2H和和79nF,平均平均輸出電壓為輸出電壓為9V，負(fù)載電阻為負(fù)載電阻為9。輸出電輸出電感和輸出電容分別為感和輸出電容分別為10mH和和100uF。求解。求解：（1）開(kāi)關(guān)頻率）開(kāi)關(guān)頻率fs；（2）諧振電感充電的時(shí)間長(zhǎng)度；）諧振電感充電的時(shí)間長(zhǎng)度；（3）諧振電感中的峰值電流；）諧振電感中的峰值電流；（4）諧振電容峰值電壓。）諧振電容峰值電壓。2n691111

2、Hz400 kHz222 1079 10fLC0sn9400kHz=300 kHz12iVffV開(kāi)關(guān)頻率開(kāi)關(guān)頻率 fs 為：為：解解：（：（1）諧振頻率為：）諧振頻率為：009A=1A9VIR（2）平均輸出電流為：）平均輸出電流為： 諧振電感充電的時(shí)間長(zhǎng)度為：諧振電感充電的時(shí)間長(zhǎng)度為：601S2 101=0.167s12rL ITVS,max0nrr1213.385 A/rLVIIZLC r6Srr1 cos12 1 cos(2.516 10 )CtVVtLC （3）諧振電感中峰值電流為：）諧振電感中峰值電流為：（4）諧振電容上電壓的表達(dá)式為：）諧振電容上電壓的表達(dá)式為：諧振電容峰值電壓為：諧

3、振電容峰值電壓為：r,max12 (1 1) V = 24VCV零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振Boost變換器變換器例題例題1 例例 下圖所示的零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振下圖所示的零電流開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振Boost變換器，變換器，輸入電輸入電壓為壓為12V，諧振電感，諧振電感 Lr 和諧振電容和諧振電容 Cr 的值分別為的值分別為2H和和79nF,平均平均輸出電壓為輸出電壓為15V，負(fù)載電阻為，負(fù)載電阻為10。輸出電感。輸出電感和輸出電容分別為和輸出電容分別為10mH和和100uF。求解。求解：(1) 開(kāi)關(guān)頻率開(kāi)關(guān)頻率fs； (2) 諧振電感被充電時(shí)間；諧振電感被充電時(shí)間；(3) 諧振電感中峰值電流；諧振電感

4、中峰值電流； (4) 諧振電容中峰值電壓。諧振電容中峰值電壓。5SSna12(1)400kHz80 kHz15(1)VffV6S102 101.875=0.25s15rL ITV解解：（：（1）開(kāi)關(guān)頻率為：）開(kāi)關(guān)頻率為：0015A=1.5A10VIR（2）平均輸出電流為：）平均輸出電流為： 假定變壓器無(wú)損耗，輸入電流假定變壓器無(wú)損耗，輸入電流 IS 為：為：00SS15 1.5A=1.875 A12V IIV 諧振電感被充電的時(shí)間為：諧振電感被充電的時(shí)間為：0,m6axSn9151.8754.86 A2 10/79 10rLVIIZ （3）諧振電感中峰值電流為：）諧振電感中峰值電流為：（4）諧

5、振電容中峰值電壓為：）諧振電容中峰值電壓為：r,maxa15VCVV零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振零電壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振Buck變換器變換器例題例題1 例例 下圖所示的下圖所示的 ZVS 準(zhǔn)諧振準(zhǔn)諧振Buck變換器，輸入電壓為變換器，輸入電壓為12V，負(fù)載電阻為，負(fù)載電阻為2。諧振電感。諧振電感Lr和諧振電容和諧振電容Cr的值的值分別為分別為2H和和79nF。開(kāi)關(guān)頻率為。開(kāi)關(guān)頻率為200 kHz。輸出電感和。輸出電感和輸出電容分別為輸出電容分別為10mH和和100uF。求解。求解：(1) 平均輸出電壓平均輸出電壓Va； (2) 諧振電容被充電的時(shí)間；諧振電容被充電的時(shí)間；(3) 諧振電容上峰值電壓；諧振電容上峰值

6、電壓； (4) 諧振電感電流的表達(dá)式。諧振電感電流的表達(dá)式。8r,maxSn06arS9r62 10(12)V = 27.1V279 10CVLVRCVVZ I109S79 1012=0.316s3rC VTIan33SS200 10(1) 12 V=6 V400(1)10fVVf解解：（：（1）平均輸出電壓為：）平均輸出電壓為：a06A=3A2VIR（2）平均輸出電流為：）平均輸出電流為： 諧振電容被充電的時(shí)間為：諧振電容被充電的時(shí)間為： （3）諧振電容的峰值電壓為：）諧振電容的峰值電壓為：（4）諧振電感上電流的表達(dá)式為：）諧振電感上電流的表達(dá)式為：r6rnr03cos()=3cos(2.5

7、16 1cos0() ALttLCiIt零電零電壓壓開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振開(kāi)關(guān)準(zhǔn)諧振Boost變換器變換器例題例題1 例例 下圖所示的下圖所示的 ZVS 準(zhǔn)諧振準(zhǔn)諧振Boost變換器，輸入電壓為變換器，輸入電壓為12 V，輸出電壓為，輸出電壓為24 V，負(fù)載電阻為，負(fù)載電阻為6。諧振電感。諧振電感Lr和和諧振電容諧振電容Cr的值分別為的值分別為2H和和79nF。求解。求解：(1) 開(kāi)關(guān)頻率開(kāi)關(guān)頻率fs； (2) 諧振電容被充電時(shí)間；諧振電容被充電時(shí)間；(3) 諧振電感峰值電流；諧振電感峰值電流； (4) 諧振電容峰值電壓。諧振電容峰值電壓。10nSSa12400kHz200 kHz24VffV901S24

8、(79 10 )=237 ns8rC VTI解解：（：（1）諧振電容頻率：）諧振電容頻率：fn = 400 kHza024A=4A6VIR（2）平均輸出電流為：）平均輸出電流為： 假定變換器無(wú)損耗，則平均輸入電流假定變換器無(wú)損耗，則平均輸入電流 IS 為：為：00SS24 4A=8 A12V IIU 諧振電容被充電的時(shí)間為：諧振電容被充電的時(shí)間為：開(kāi)關(guān)頻率為：開(kāi)關(guān)頻率為：,maxS1 ( 1)8 216 ArLII （3）諧振電感中峰值電流為：）諧振電感中峰值電流為：（4）諧振電容峰值電壓為：）諧振電容峰值電壓為：r,marxSr0n(248) V=64.25VCCVILVZ 13boostb

9、oost變換器變換器Boost變換器變換器例題例題1Boost變換器變換器例題例題2Boost變換器變換器例題例題3Boost變換器變換器例題例題4Boost變換器變換器例題例題5 5Boost變換器變換器討論題討論題1 例例 已知一升壓變化器工作電壓為已知一升壓變化器工作電壓為12VUi18V,輸出電壓輸出電壓36V，輸出電流（，輸出電流（0.55）A,紋波電壓紋波電壓為輸出電壓為輸出電壓Uo的的0.5，工作頻率為，工作頻率為50kHz。（1）如果要求設(shè)計(jì)在電感電流連續(xù)模式下工作，）如果要求設(shè)計(jì)在電感電流連續(xù)模式下工作，求臨界電感值。求臨界電感值。（2）如果設(shè)計(jì)成電感電流不連續(xù)工作狀態(tài)，求各

10、）如果設(shè)計(jì)成電感電流不連續(xù)工作狀態(tài)，求各工作段占空比、開(kāi)關(guān)管峰值電流和平均電流。工作段占空比、開(kāi)關(guān)管峰值電流和平均電流。23Boost變換器變換器討論討論2 2假定一定電感電流連續(xù)模式的假定一定電感電流連續(xù)模式的Boost變換器，輸變換器，輸入電壓為入電壓為Ui=9V12V，輸出電壓，輸出電壓Uo24V，輸出，輸出電流電流Io 0.55A，開(kāi)關(guān)頻率為，開(kāi)關(guān)頻率為50kHz。設(shè)計(jì)指定。設(shè)計(jì)指定紋波電流紋波電流 I1A,紋波電壓紋波電壓U100mV,求電感求電感值、電容值和二極管參數(shù)。值、電容值和二極管參數(shù)。2526buckbuck變換器變換器27Buck變換器變換器例題例題1 例例1 已知一降壓

11、變換器工作電壓為已知一降壓變換器工作電壓為10VUi20V,輸出電壓輸出電壓5V，紋波電壓為輸出電壓，紋波電壓為輸出電壓Uo的的0.5，負(fù)載電阻負(fù)載電阻110 變化，求工作頻率為變化，求工作頻率為10kHz和和50kHz下所需電感值、電容值和開(kāi)關(guān)管的峰值下所需電感值、電容值和開(kāi)關(guān)管的峰值電流。電流。270.5A28187.537.52915.530例例2 已知工作在連續(xù)模式的降壓變換器輸入電壓已知工作在連續(xù)模式的降壓變換器輸入電壓Vs46V53V，輸出電壓，輸出電壓5V，Io1A5A，工，工作開(kāi)關(guān)頻率作開(kāi)關(guān)頻率fs=80kHz，紋波電流小于，紋波電流小于2A，紋波，紋波電壓小于電壓小于50mV

12、。（1）計(jì)算所需濾波電感和電容參數(shù)）計(jì)算所需濾波電感和電容參數(shù)（2）選擇開(kāi)關(guān)管和二極管參數(shù)）選擇開(kāi)關(guān)管和二極管參數(shù)（3）利用計(jì)算值進(jìn)行電路仿真）利用計(jì)算值進(jìn)行電路仿真30Buck變換器變換器例題例題23132Buck變換器變換器例題例題3例例3 輸入電壓為輸入電壓為10 V，開(kāi)關(guān)頻率為，開(kāi)關(guān)頻率為1 kHz。負(fù)載。負(fù)載要求平均電壓為要求平均電壓為5 V，最大紋波電壓為，最大紋波電壓為20 mV。輸出電感最大紋波電流為輸出電感最大紋波電流為0.2 A。求：。求：（1）占空比；）占空比；（2）輸出電感；）輸出電感；（3）輸出電容；）輸出電容；（4）當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率增加到）當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率增加到10 kHz時(shí)的

13、輸出電容。時(shí)的輸出電容。3334試設(shè)計(jì)一降壓變換器，已知：輸入電壓試設(shè)計(jì)一降壓變換器，已知：輸入電壓VS=4653V, 輸出電壓輸出電壓Vo=5V, Io=1A4A，工作開(kāi)，工作開(kāi)關(guān)頻率關(guān)頻率f80kHz。如果設(shè)計(jì)成全部工作在電流。如果設(shè)計(jì)成全部工作在電流不連續(xù)狀態(tài)，求各工作段占空比、電感值和開(kāi)不連續(xù)狀態(tài)，求各工作段占空比、電感值和開(kāi)關(guān)管峰值電流。關(guān)管峰值電流。Buck變換器變換器討論討論35BuckboostBuckboost變換變換器器Buck-Boost變換器變換器例題例題136Buck-Boost變換器變換器例題例題238Buck-Boost變換器變換器例題例題340Buck-Boos

14、t變換器變換器例題例題4 例例 Buck-Boost變換器，輸入電壓變換器，輸入電壓12V，負(fù)載電，負(fù)載電阻阻24，開(kāi)關(guān)頻率為，開(kāi)關(guān)頻率為10kHz，電感和輸出電容分，電感和輸出電容分別為別為1mH和和100uF。如果要求輸出電壓為輸入電。如果要求輸出電壓為輸入電壓的兩倍，求壓的兩倍，求：（1）占空比；）占空比；（2）輸出紋波電壓峰峰值；）輸出紋波電壓峰峰值；（3）平均輸入電流幅值；）平均輸入電流幅值；（4）平均電感電流幅值；）平均電感電流幅值；（5）電感電流峰值）電感電流峰值42Buck-Boost變換器變換器思考題思考題14448Cuk變換器變換器例題例題 例例 Cuk變換器，變換器，輸入

15、電壓輸入電壓 48 V，平均，平均輸出電輸出電壓幅值為壓幅值為 36 V，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻 9 ，能量傳輸電容，能量傳輸電容的最大紋波電壓的最大紋波電壓 0.5 V，開(kāi)關(guān)頻率為，開(kāi)關(guān)頻率為 64 kHz。如。如果電感果電感L1 =10mH， L2=1mH，C2=100uF。求。求：（1）占空比；）占空比；（2）能量傳輸電容能量傳輸電容C1的值的值；（3） L1中的電流紋波峰峰值；中的電流紋波峰峰值；4849Cuk變換器變換器例題例題50隔離型隔離型Buck變換器變換器單端正激變換器單端正激變換器例例 如下圖所示正激變換器，輸入電源電壓如下圖所示正激變換器，輸入電源電壓 60V，二次主輸出的平均輸出電壓為二次主輸出的平均輸出電壓為 5V,開(kāi)關(guān)頻率為開(kāi)關(guān)頻率為1kHz，輸出電感電流紋波最大值為，輸出電感電流紋波最大值為 0.1A，原，原邊繞組匝數(shù)邊繞組匝數(shù) 60，匝比，匝比 N3/N1= 1。求：。求： （1）二次主繞組匝數(shù)最小值）二次主繞組匝數(shù)最小值 N2； （2）輸出濾波電感）輸出濾波電感 L 的值。的值。51UN2UO隔離型隔離型Buck變換器變換器單端正激變換器單端正激變換器隔離型隔離型Buck-Boo