一、问答题
5-1、试说明直流斩波器主要有哪几种电路结构？试分析它们各有什么特点？
答：直流斩波电路主要有降压斩波电路（Buck ），升压斩波电路（Boost ），升-降压斩波电路（Buck-Boost ）和库克（Cuk ）斩波电路。
降压斩波电路是输出电压的平均值低于输入电压的变换电路。
它主要用于直流稳压电源和直流电机的调速。
升压斩波电路是输出电压的平均值高于输入电压的变换电路。
它可用于直流稳压电源和直流电机的再生制动。
升-降压变换电路是输出电压的平均值可以大于或小于输入直流电压，输出电压与输入电压极性相反。
主要用于要求输出与输入电压反向，其值可大于或小于输入电压的直流稳压电源。
库克电路也属升-降压型直流变换电路，但输入端电流波纹小，输出直流电压平稳，降低了对滤波器的要求。
5-2、简述图3-1基本降压斩波电路的工作原理。
输出电压电流波形。
答：0=t 时刻驱动V 导通，电源E 向负载供电，负载电压E u =0，负载电流0i 按指数曲线上升。
1t t =时控制V 关断，二极管VD 续流，负载电压0u 近似为零，负载电流呈指数曲线下降。
通常串接较大电感L 使负载电流连续且脉动小。
5-3、根据下图简述升压斩波电路的基本工作原理。
（图中设：电感L 、与电容C 足够大）
输出电流波形
答：当V 处于通态时，电源E 向电感L 充电，设充电电流为i 1，L 值很大，i 1基本恒定，同时电容C 向负载供电，C 很大，使电容器电压u 0基本不变，设V 处于通态的时间为t on ，在t on 时间内，电感L 上积蓄的能量为EI 1t on ；
图3-2 基本升压斩波 图3-1基本降压斩波电路
当V 处于断态时，E 与L 同时向电容充电，并向负载R 提供能量。
设V 处于断态的时间为t off ，在t off 时间内L 释放的能量为（U 0-E ）I 1t off ，在一周期内L 积蓄的能量与释放的能量相等。
可求得： E t T U off
=0。
分析不难看出该斩波电路是升压斩波电路。
5-4、简述升降压斩波电路的基本工作原理。
答：升降压斩波电路的电路及输出电压电流波形如下图。
其工作原理为：V 通时，电源E 经V 向L 供电使其贮能，此时电流为i 1。
同时，C 维持输出电压恒定并向负载R 供电。
V 断时，L 的能量向负载释放，电流为i 2。
负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。
5-5、试分析反激式和正激式变换器的工作原理。
答：正激变换器：当开关管T 1导通时，它在高频变压器初级绕组中储存能量，同时将能量传递到次级绕组，根据变压器对应端的感应电压极性，二极管D 1导通，此时D 2反向截止，把能量储存到电感L 中，同时提供负载电流0I ；当开关管T 1截止时，变压器次级绕组中的电压极性反转过来，使得续流二极管D 2导通（而此时D 1反向截止），储存在电感中的能量继续提供电流给负载。
变换器的输出电压为：i DU N N U 1
20=。
反激变换器：当开关管V 1导通，输入电压U i 便加到变压器T 初级N 1上，变压器储存能量。
根据变压器对应端的极性，可得次级N 2中的感应电动势为下正上负，二极管VD 1截止，次级N 2中没有电流流过。
当V 1截止时，N 2中的感应电动势极性上正下负，二极管VD 1导通。
在V 1导通期间储存在变压器中的能量便通过二极管VD 1向负载释放。
在工作的过程中，变压器起储能电感的作用。
输出电压为i U D
D N N U -⋅=1120
5-6 试分析全桥式变换器的工作原理。
答：当u g1和u g4为高电平，u g2和u g3为低电平，开关管T 1和T 4导通，T 2和T 3关断时，变压器建立磁化电流并向负载传递能量；当u g1和u g4为低电平，u g2和u g3为高电平，开关管T 2和T 3导通，T 1和T 4关断，在此期间变压器建立反向磁化电流，也向负载传递能量，这时磁芯工作在B －H 回线的另一侧。
在T 1、T 4导通期间(或T 2和T 3导通期间)，施加在初级绕组N 1上的电压约等于输入电压U i 。
与半桥电路相比，初级绕组上的电压增加了一倍，而每个开关管的耐压仍为输入电压。
5-7、试比较Buck 电路与Boost 电路的异同。
答；相同点：Buck 电路和Boost 电路都以主控型电力电子器件（如GTO ，GTR ，P-MOSFET 和IGBT 等）作为开关器件，其开关频率高，变换效率也高。
不同点：Buck 电路在开关管T 关断时，只有电感L 储存的能量提供给负载，实现降压变换，且输入电流是脉动的。
而Boost 电路在T 处于通态时，电源E 向电感L 充电，同时电容C 集结的能量提供给负载，而在T 处于关断状态时，由L 与电源E 同时向负载提供能量，从而实现了升压，在连续工作状态下输入电流是连续的。
5-8、试简述Buck-Boost 电路与Cuk 电路的异同。
答：这两种电路都有升降压变换功能，其输出电压与输入电压极性相反，而且两种电路的输入、输出关系式完全相同，Buck-Boost 电路是在关断期内电感L 给滤波电容C 补充能量，输出电流脉动很大，而Cuk 电路中接入了传送能量的耦合电容C 1，若使C 1足够大，输入输出电流都是平滑的，有效的降
低了纹波，降低了对滤波电路的要求。
三、计算题
3-1、在Boost 升压斩波电路中，已知E =50V ，负载电阻R =20Ω，L 值和C 值极大，采用脉宽调制控制方式，当T =40µs ，t on =25µs 时，计算输出电压平均值U 0，输出电流平均值I 0。
解： V E t T U off 133502540400=⨯-==； A R U I 67.620
13300=== 3-2、在下图的Buck 降压斩波电路带电动机反电动势负载中，已知E =200V ，R =10Ω，L 值极大，E M =30V 。
采用脉宽调制控制方式，当T =50µs ，t on =20µs 时，计算输出电压平均值U 0，输出电流平均值I 0。
解：V E T t U on 8020050200=⨯==； A R E U I M 510
308000=-=-= 3-3、在Boost 变换电路中，已知E =50V ，L 值和C 值较大，R =20Ω，若采用脉宽调制方式，当T=40μs ，t on =20μs 时，计算输出电压平均值U 0和输出电流平均值I 0。
解：E t t t U off off
on +=0＝V 1005020
40=⨯； 由于Ｌ和Ｃ的值都比较大，A R U I 52010000==≈∴ 3-4、有一开关频率为50kHz 的库克变换电路，假设输出端电容足够大，使输出电压保持恒定，并且元件的功率损耗可忽略，若输入电压E =10V ，输出电压U 0调节为5V 不变。
试求:（1）占空比；（2）电容器C 1两端的电压U c1；（3）开关管的导通时间和关断时间。
解：（1）因为E D
D U -=10－，则31105500=---=-=
E U U D （注意V U 50-=）
（2）V E D U 1510)31(1111C1=⨯-=⨯-=
（3）s DT t μ67.610501313on =⨯⨯==，s T D t μ34.131050132)1(3off =⨯⨯=-=-。