1、1、设计图 3.2(a)所示的 Buck DC/DC变换器。电源电压 Vs=147220V，额定负载电流11A，最小负载电流 1.1A，开关频率 20KHz。要求输出电压 Vo=110V；纹波小于 1%。要求最小负载时电感电流不断流。计算输出滤波电感 L和电容 C，并选取开关管 T和二极管D。 解：滤波电感 ：L，电流连续时 M=D= 。v10sv0当 =147 时，D=110/147=0.75;当 时，D=110/220=0.5。s v2s所以在工作范围内占空比 D在 0.50.75之间变化。要电流连续必须最小负载电流，应按最小的占空比 确定实际运行中的临界负载电流)1(20minLfVIs
2、OBo 5.0D，即要求：0fsHDIfVLOs 25.1.02)(1)(23min0 为确保最小负载电流、最小占空比时，电感电流连续，可选取 。mHL5.1开关关和二极管的选择：由 式。电感电流脉动的最大峰峰值 为：)93( LiLi ADLfVIs 8.10215.).()(330minax 所以： AiOL 9.)/8.21axa iIL1.02/.1(maxin 开关关和二极管通过的最大峰值电流都是 ，开关管承受的最大正AIL9.max向电压为 ，二极管承受的最大反向电压也是 。若取电流过载安全系vVs20 vVs20数为 倍，取过电压安全系数的 倍，则可选 的 开关管和快恢复5.12
3、VA50/2MOSFETP二极管。滤波电感 ：C由 式，可确定输出电压文波小于时，所需的)1(280 DfLfVscs、 值： ， 越小， 越大，故有：c0.)(0fsc 0/VkHZLCfc 27.15.211.223为此要求： Ffc .07.05.462322取 ，故有：mHFc5.,1ZLCf72验算： ，满足要求。%184.0)51(20.0 V2、图 3.5(a)所示 Boost变换器，输入电源电压 Vs=1030V，输出电压被控为恒值 V，开关频率 fs=40kHz，最大输出功率 100W，电流 Iomax=2.08A，最小输出功率 10W，电流Iomin=0.208A，要求变换
4、器工作时电感电流连续，求最小升压电感 L值及输出电压纹波小于 1%时的滤波电容 C。解：滤波电感 ：L电感电流连续时由 ，得到DVVMss 1)1/(00式 ，又 当 电源电压 变。0/1VDs。48 。时 ，当时 ， 375.03;792.ss sV化时，占空比 变化范围是 。.375.临界负载电流 ，可由OBI 200 )1(2)1(2DLfVDLfVI ssOB ， 有最大值 D值越接近 0.334， 越大。时34.0/1D。smf7/ OBI令最小负载电流 大于临界负载电流 ，可由上式，即 则：minOIOBI ,)1(220minLfVIsHDIfVLs 4.028.1042)375
5、(.8)1(2in0 取 L=0.5mH。验算：L=0.5mH,D=0.375 时，临界负载电流为： AIAI OOB 208.176.04105.2)35.(748min2确保了电感电流连续， 。DVMs滤波电感 ：C由式 ，输出电压纹波：scss fRCffDIV100 01.10 scsfDRCfVD越大，则 越大，故：/KHzZDffsc 5.792.0140.3负载电阻越小，则 越大，最小电阻0/V 。2308/4/maxinOIVRcfCminF86105.233取 FC10验算： HZ4f6c 时 ，满足要求。%18.01435792.0V3、设计图 3.12(b)所示的单端反激
6、 DC/DC变换器。输入直流电压 Vs=12V10%，开关频率 fs=100KHz，额定负载电流 1A，最小负载电流 0.1A，要求输出电压 Vo恒定为 48V，电压纹波小于 1%。假定开关管 T及二极管 D1通态电压降均为 1V。计算变压器变比 N2/N1，计算必须的电感 L1，确定 C值并选择开关管 T及二极管 D1。 解：开关管及二极管 导通时压降为， 则变压器 绕组电压1D%,102Vs 1N的变化范围为（ ）（ ）.。1V9.0212则二极管导通时变压器 绕组电压 。取占空比.，,480vN498选取变压器变化比 12/用 代替 中的 ，用 代替 中的 ，得到：1 sVD10s2sV
7、DN120045.4912VN取 。5./2在 式中，用 代替012021VNDsss2得 到 ：代 替 用 10V,21012Vs为 ：值故 最 小 ， 最 小 值 为的 最 大 值 为越 小 ， 越 大 ，越 大 ，一 定 时 ， min21,49)8( ,8.92.1/Dvv476.09215.4i 最大 D值 为：max526.0498.1临界负载电流为：0212)()(VDfLNIsOB令最小负载电流为： 2102min )(fVIsOB则要求：HL34.027649)5.(321 取 则 ：,0HAIAI OOB 1.085.14. min362输出电压脉动计算公式与 电路相同，由
8、BOST，其中0.100 scss fDRCfVCfDI 。RCfc越大， 越小， 所 以 ：，越 大 。 本 题 中 ,481/526.minmax0 VkHZDfRfsc 9.1526.11. 3要求： FfCc 9.10.483取 F12验算： 满 足 要 求 。%,19.01736.52.0,736.10486 VKHZfc选开关管及二级管：负载电流 折算至变压器,10AI侧 ：1NAI5.4120绕组的等效电感 式，开关管导1N sDTLVINiHL 10120max1I, 由通期间电流最大值： 1012max1a DTVIIsTA 361040252.156.1.4A3)809(图
9、中，二极管 在关断瞬间 时开始导通，这时 绕组电流 转到 绕1Dmax1iT1Nmax1I2N组电流 式：绕 组 初 值 电 流 为 ：由有 最 大 值 2max201, ,INii 20iAiID 29.3.1054ax120max开关管阻断、 导通时，开关管承受最大的正向电压为：1vVNVsT 4).(21max 开关管导通、二极管 截止时，二极管 承受的最高反向电压是：11DD 0389.54).(12max开关管可选用 的 管，这时过电压安全系数为 ，过电流安全Av30/MOSFETP4系数为 。二极管可选用 300V/5A的快恢复二极管，这时过电压安全系数为 ，过电流安3 3全系数为
10、 。24、用 MATLAB仿真实现一个单极性 SPWM、双极性 SPWM、单极倍频 SPWM调制，给出仿真输出波形，并对其输出波形进行 FFT分析。解：（1）单极性 SPWM调制的模型图如图 4-1（a）所示：spwmSwitchSine WaveRepeatingSequenceRelationalOperator 2RelationalOperator 1RelationalOperatorGain1-1Gain-1Constant0图 4-1（a） 单极性 SPWM调制的模型图单极性 SPWM调制的仿真波形如图 4-1（b）所示：-1-0.500.510.08 0.085 0.09 0.
11、095 0.1 0.105-1-0.500.51图 4-1（b） 单极性 SPWM调制波形图单极性 SPWM调制输出傅里叶分析如图 4-1（c）所示：图 4-1（c） 单极性 SPWM调制输出傅里叶分析图由图可见在频率为 12.8kHz（载波频率）有较大的谐波分量约为基波成分的 20%谐波畸变率为 52.15%。（2）双极性 SPWM调制的模型图如图 4-2（a）所示：Sine WaveScope2RepeatingSequenceRelationalOperator 1图 4-2（a） 双极性 SPWM调制的模型图双极性 SPWM调制的仿真波形如图 4-2（b）所示：-1-0.500.510
12、.16 0.165 0.17 0.175 0.18 0.185 0.19-1-0.500.51图 4-2（b） 双极性 SPWM调制波形图双极性 SPWM调制输出傅里叶分析如图 4-2（c）所示：图 4-2（c） 双极性 SPWM调制输出傅里叶分析图由图可见在频率为 12.8kHz（载波频率）有较大的谐波分量约为基波成分的 60%谐波畸变率为 99.74%。（3）单极倍频 SPWM调制的模型图如图 4-3（a）所示：Sine WaveScope2RepeatingSequenceRelationalOperator 1RelationalOperatorGain-1图 4-3（a）单极倍频 SPWM调制的模型图单极倍频 SPWM调制的仿真波形如图 4-3（b）所示：-1-0.500.510.08 0.085 0.09 0.095 0.1-1-0.500.51图 4-3（b）单极倍频 SPWM调制波形图单极倍频 SPWM调制输出傅里叶分析如图 4-3（c）所示：
