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第3章 带隔离的直流变流电路

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大工17春《电力电子技术》在线作业3答案

大工17春《电力电子技术》在线作业3答案

大工17春《电力电子技术》在线作业3一、单选题（共 6 道试题，共 30 分。

）1. 软开关电路根据软开关技术发展的历程，可以分成几类电路，下列哪项不属于其发展分类？（）A. 整流电路B. 准谐振电路C. 零开关PWM电路D. 零转换PWM电路正确答案：A2. 下列哪个选项与其他三项不是同一概念？（）A. 直接变频电路B. 交交直接变频电路C. 周波变流器D. 交流变频电路?正确答案：D3. 直流开关电源的核心是（）转换电路。

A. AC-ACB. AC-DCC. DC-DCD. DC-AC正确答案：C4. 三相交交变频电路是由三组输出电压相位各差（）度的单相交交变频电路组成的。

A. 180B. 120C. 90D. 60正确答案：B5. 电阻性负载单相交流调压电路中，触发延迟角等于180度时，Uo的值（）。

A. 为最大值B. 为最小值但不为零C. 为零D. 不定正确答案：C6. 电力电子装置用于（）功率电能的变换和控制。

A. 大B. 中C. 小D. 大中正确答案：A二、多选题（共 6 道试题，共 30 分。

）1. 基本斩波电路控制方式中，保持开关导通时间不变，改变开关周期，这种称为（）。

A. 脉冲宽度调制B. 频率调制C. 调频型D. 混合型正确答案：BC2. 下列属于基本斩波电路的是（）。

A. 降压斩波电路B. 升压斩波电路C. 升降压斩波电路D. Cuk斩波电路正确答案：ABCD3. 反并联联结的两组晶闸管直流电动机系统中，电动机在哪些象限中作电动运行？（）A. 第一象限B. 第二象限C. 第三象限D. 第四象限正确答案：AC4. 交直交间接变频电路是由下列哪些基本的变流电路组合而成的？（）A. AC-ACB. AC-DCC. DC-DCD. DC-AC正确答案：BD5. 下列各项交流电力电子开关的说法，正确的是（）。

A. 需要控制电路的平均输入功率B. 要有明确的控制周期C. 要根据实际需要控制电路的接通D. 要根据实际需要控制电路的断开正确答案：CD6. 下列带隔离的直流-直流变流电路中，哪些属于单端电路？（）A. 正激电路B. 反激电路C. 全桥电路D. 推挽电路正确答案：AB三、判断题（共 8 道试题，共 40 分。

电力电子复习知识点

电力电子复习知识点

电力电子复习资料一、简答题1、晶闸管导通和关断的条件是什么？解：晶闸管导通条件是：1）晶闸管阳极和阴极之间施加正向阳极电压；2）晶闸管门极和阴极之间必须加上适当的正向脉冲电压和电流。

在晶闸管导通后，门极就失去控制作用，欲使其关断，只需将流过晶闸管的电流减小到其维持电流以下，可采用阳极加反向电压、减小阳极电压或增大回路阻抗等方式。

2、有源逆变实现的条件是什么？（1）晶闸管的控制角大于90度，使整流器输出电压Ud为负（2）整流器直流侧有直流电动势，其极性必须和晶闸管导通方向一致，其幅值应大于变流器直流侧的平均电压3、什么是逆变失败，造成逆变失败的原因有哪些？如何防止逆变失败?4、电压型逆变器与电流型逆变器各有什么样的特点？答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的称为逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路电压型逆变电路的主要特点是：①直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。

直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。

②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。

而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。

③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。

为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。

电流型逆变电路的主要特点是：①直流侧串联有大电感，相当于电流源。

直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。

②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。

而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。

③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。

因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。

5、换流方式有哪几种？分别用于什么器件？6、画出GTO,GTR ,IGBT,MOSFET 四种电力电子器件的符号并标注各引脚名称7、单相全波与单相全控桥从直流输出端或从交流输入端看均是基本一致的，两者的区别？答：区别在于是：1）、单相全波可控整流电路中变压器的二次绕组带中心抽头，结构复杂；2）、单相全波可控整流电路中只用2个晶闸管，比单相全控桥式可控整流电路少数民族个，相应地，晶闸管的门极驱动电路也少数民族个；但是在单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大电压为22U 2，是单相全控桥式整流电路的确倍；3）、单相全波可控整流电路中，导电回路只含1个晶闸管，比单相桥少1个，因而也少了一次管压降。

大工15春《电力电子技术》在线作业3答案

大工15春《电力电子技术》在线作业3答案

大工15春《电力电子技术》在线作业3答案大工15春《电力电子技术》在线作业3一、单选题（共6道试题，共30分。

）1.下列选项中不是交流电力控制电路的控制方法的是？（）A.改变电压值B.改变电流值C.不改变频率D.改变频率正确答案：D2.单相交流调压电路中，电感性负载时与电阻性负载时相比，控制角相同时，随着负载阻抗角的增大，谐波含量将会（）。

A.有所增大B.不变C.有所减少D.不定正确答案：C3.直流电动机可逆电力拖动系统能够在（）个象限运行。

A。

1B。

2C。

3D。

4正确答案：D4.升降压斩波电路中当占空比取值在下列哪个范围内时是降压？（）A。

0-0.5B。

0.5-1C。

1-1.5D。

1.5-2正确答案：A5.公共交流母线进线方式的三相交交变频电路主要用于（）容量的交流调速系统。

A.大型B.中等C.小型D.大中?正确答案：B6.当采用6脉波三相桥式整流电路时，电网频率为（）Hz 时，交-交变频电路的输出上限频率为20Hz。

A。

30B。

40C。

50D。

60?正确答案：C大工15春《电力电子手艺》在线功课32、多项选择题（共6道试题，共30分。

）1.斩波电路应用于下列哪些选项下，负载会出现反电动势？（）A.用于电子电路的供电电源B.用于拖动直流电动机C.用于带蓄电池负载D.以上均不是正确答案：BC2.下列选项中属于双端的带隔离的直流-直流变流电路的是（）。

A.半桥电路B.全桥电路C.推挽电路D.正激电路正确答案：ABC3.零电压转换PWM电路广泛用于以下哪些选项中？（）A.功率因数校正电路B。

PFCC。

DC-DC变换器D.斩波器正确答案：ABCD4.零转换PWM变换电路可分为（）。

A.零电压开关PWM电路B.零电流开关PWM电路C.零电压转换PWM电路D.零电流转换PWM电路正确答案：CD5.软开关技术的作用有（）。

A.降低开关消耗B.进步开关消耗C.降低效率D.进步效率正确答案：AD6.XXX广泛应用于下列哪些场合中？（）A.银行B.交通C.医疗设备D.工厂自动化机器正确答案：ABCD大工15春《电力电子手艺》在线功课3三、判别题（共8道试题，共40分。

升降压变换电路BuckBoost

升降压变换电路BuckBoost

工作原理：
T1、T4同时开关，T2、T3同时开关。
当T2、T3开通，而T1、T4关断时，电压Ud加在变压器原边， 副边一个二极管导通向负载传递能量。
当T1、T4开通，而T2、T3关断时，电压-Ud(负号表示同名 端相反)加在变压器原边，副边另一个二极管导通向负载 传递能量。
3.7 直流变换电路的PWM控制技术
UO
N2 N1
DUd
(3.6.2)
与降压变换器（Buck）的输入输出电压公式对 比，多了变压器的匝比。
为了满足磁通复位的要求，即开关管关断后，变 压器中的磁通能复位，该电路的占空比D不能超 过0.5。
3.6 带隔离变压器的直流变换器
3.6.3 推挽式变换器（属于正激式变换器）
图3.6.3 推挽式变换器电路
可求得输入输出电压关系为：
U 0 － 1 D D U d
(3.4.5)
上式中，D为占空比，负号表示输出与输入电压反相
当D=0.5时，U0=Ud； 当0.5<D<1时，U0>Ud，为升压变换； 当0≤D<0.5时，U0<Ud，为降压变换。
3.4 升降压变换电路
➢3）工作原理：（续）
➢ 采用前几节同样的分析方法可得临界电感值为：
输出纹波电压： 在Boost电路中，如果滤波电容C的容量足够大，则输出 电压U0被滤得非常平。然而实际中的电容不可能为无穷大， 所以直流输出电压总会有纹波成份。
电流连续时的输出电压纹波为
U 0 DTs U0 RC
上式表明通过选择合适的C值，可以限制输出纹波电压的大 小。
3.4 升降压变换电路
• 1) 概述：
• 直流变换电路的常用工作方式主要有两种：
• ① 脉冲频率调制(PFM)工作方式： 即维持ton不变，改变TS。一般很少采用。

大连理工大学智慧树知到“电气工程及其自动化”《电力电子技术》网课测试题答案5

大连理工大学智慧树知到“电气工程及其自动化”《电力电子技术》网课测试题答案5

大连理工大学智慧树知到“电气工程及其自动化”《电力电子技术》网课测试题答案（图片大小可自由调整）第1卷一.综合考核(共15题)1.三相桥式全控整流电路对触发脉冲的要求为()。

A.六个晶闸管脉冲相位依次差60度B.共阴极组脉冲相位依次差120度C.共阳极组脉冲相位依次差120度D.同一相的上下两个桥臂上的晶闸管脉冲相位相差60度2.下列各项交流电力电子开关的说法，正确的是()。

A.需要控制电路的平均输入功率B.要有明确的控制周期C.要根据实际需要控制电路的接通D.要根据实际需要控制电路的断开3.蓄电池为UPS提供一定后备时间的电能输出。

()A.正确B.错误4.零电压转换PWM电路广泛用于下列哪些选项中()。

A.功率因数校正电路B.PFCC.DC-DC变换器D.斩波器5.当采用6脉波三相桥式整流电路时，电网频率为()Hz时，交-交变频电路的输出上限频率为20Hz。

A.30B.40C.50D.60?6.跟踪控制法中常用的有()。

A.闭环比较方式B.滞环比较方式C.正弦波比较方式D.三角波比较方式7.电阻性负载具有哪些特点()。

A.电压与电流同相B.电压与电流反相C.电压与电流波形形状不同D.电压与电流波形形状相同8.下列选项中属于双端的带隔离的直流-直流变流电路的是()。

A.半桥电路B.全桥电路C.推挽电路D.正激电路9.PM指的是功率模块。

()A.正确B.错误10.零转换PWM变换电路的谐振电路与主开关是相并联的。

()A.错误B.正确11.采用滞环比较方式的电流跟踪型PWM变流电路硬件电路复杂。

()A.正确B.错误12.GTO的主要参数有()。

A.最大可关断阳极电流B.电流关断增益C.导通时间D.关断时间13.硬开关在开关导通和关断时，电压电流均为零。

()A.正确B.错误14.单相交-交变频电路由两组特征相同的相控整流电路反向并联构成。

()A.正确B.错误15.下列属于晶闸管的派生器件的是()。

A.快速晶闸管B.双向晶闸管C.逆导晶闸管D.光控晶闸管第2卷一.综合考核(共15题)1.反激电路中的变压器起储能作用。

电力电子考试计算题重点

电力电子考试计算题重点

1．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当α＝30°时，要求：①作出u d、i d、和i2的波形；②求整流输出平均电压U d、电流I d，变压器二次电流有效值I2；③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

流过晶闸管的电流有效值为：I VT＝I d∕＝27.57（A）晶闸管的额定电流为：I N＝（1.5～2）×27.57∕1.57＝26～35（A）具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

2．单相桥式全控整流电路，U2=200V，负载中R=2Ω，L值极大，反电势E=100V，当α=45︒时，要求：①作出u d、i d和i2的波形；②求整流输出平均电压U d、电流I d，变压器二次侧电流有效值I2；③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

3.晶闸管串联的单相半控桥（桥中VT1、VT2为晶闸管），电路如图3-12所示，U2=100V，电阻电感负载，R=2Ω，L值很大，当α=60︒时求流过器件电流的有效值，并作出u d、i d、i VT、i v D的波形。

流过晶闸管VT 1、VT 2的电流有效值I VT ＝31I d ＝19.49（A ） 流过二极管VD 3、VD 4的电流有效值I VD ＝32I d ＝27.56（A ） 4.三相半波可控整流电路，U 2=100V ，带电阻电感负载，R =5Ω，L 值极大，当α=60︒时，要求：①画出u d 、i d 和i VT1的波形；②计算U d 、I d 、I dvT 和I VT 。

5．三相桥式全控整流电路，U 2=100V ，带电阻电感负载，R =5Ω，L值极大，当α=60︒时，要求：①画出u d 、i d 和i VT1的波形；②计算6．单相全控桥，反电动势阻感负载，R =1Ω，L =∞，E =40V ，U 2=100V ，L B =0.5mH ，当α=60时求U d 、I d 与γ 的数值，并画出整流电压u d 的波形。

现代电力电子技术直-直变换电路复习题[1]

第3章 直-直变换电路复习题一、填空题1.直流斩波电路完成得是直流到_直流_的变换。

2.直流斩波电路的典型应用有_直流电机驱动_和_直流开关稳压电源_等。

3.直流斩波电路中最基本的两种电路是_降压斩波电路_和_升压斩波电路_。

4.斩波电路有三种控制方式：_定频调宽_、_定宽调频_和_调频调宽_。

5.对单端正励变换器的电路要求之一是应保证其 高频变压器的磁通能复位 。

6.在带隔离变压器的DC/DC 变换器中，变压器的磁通仅在单方向变化的变换器称作 单端 变换器；当开关管导通时，电源将能量传给负载的变换器称作 正励 变换器；当开关管关断时，电路将能量传给负载的变换器称作 反励 变换器。

二、简答题1. 分别绘出BUCK 、BOOST 、Cuk 式DC/DC 斩波电路图，并在理想条件下分别导出它们在电感电流连续下的输出电压、电流表达式。

2. 在基本BUCK 、BOOST 、Cuk 等DC/DC 斩波电路中，引入隔离变压器的功用有哪些？3. 画出单端正励变换器主电路，指出其中变压器各绕组在电路中的作用。

4．画出单端反激式变换器主电路，在理想条件下写出其电感电流连续下的输出电压表达式。

5. 试比较Buck 电路和Boost 电路的异同。

答：相同点：Buck 电路和Boost 电路多以主控型电力电子器件（如GTO ，GTR ， 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Ud 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。

6.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 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D1导通，此时D2反向截止，把能量储存到电感L 中，同时提供负载电流O I ；当开关管T 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D2导通（而此时D1反向截止），储存在电感中的能量继续提供电流给负载。

电力电子技术(广东工业大学)知到章节答案智慧树2023年

电力电子技术（广东工业大学）知到章节测试答案智慧树2023年最新第一章测试1.逆变电路是一种（）变换电路参考答案:DC/AC2.研制出第一个晶闸管的公司是参考答案:通用电气3.据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有（）以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。

参考答案:60%4.20世纪80年代后期，得到长足发展的器件是参考答案:IGBT5.下列学科中与电力电子学没有交叉关系的是参考答案:机械工程第二章测试1.IGBT是一个复合型的器件，它是参考答案:MOSFET驱动的GTR2.对于同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流I L在数值大小上有，I L（）I H。

参考答案:大于3.晶闸管的伏安特性是指( )参考答案:阳极电压与阳极电流的关系4.IGBT综合了BJT和MOSFET的优点参考答案:对5.SCR是一种流控器件参考答案:对第三章测试1.电阻性负载三相半波可控整流电路中，控制角的范围是参考答案:0°～150°2.三相全控桥式变流电路工作于有源逆变状态的条件是参考答案:3.无源逆变指的是把直流电能转变成交流电能回送给电网。

参考答案:错4.在三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反压为2倍相电压U2。

参考答案:错5.三相全控桥整流电路中，输出电压的脉动频率为150Hz。

参考答案:错第四章测试1.单相桥式PWM逆变电路如下图，单极性调制工作时，在电压的正半周是（）参考答案:V1常通，V2常断，V3与V4交替通断2.180°导电型电压型三相桥式逆变电路，其换相是在如下哪种情形的上、下二个开关之间进行参考答案:同一相3.直流测接大电感的逆变电路称为电流型逆变电路。

参考答案:对4.电压型逆变电路其直流电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。

参考答案:对5.有源逆变是将直流电逆变成其它频率的交流电供负载使用。

参考答案:错第五章测试1.采用多重化电压源型逆变器的目的，主要是为参考答案:减小输出谐波2.降压斩波电路中，已知电源电压U d =16V，导通比，则负载电压U0=参考答案:12V3.Buck电路中可以不包括电容器。

电力电子技术_哈工大第3章习题（3）

第3章 直流-直流变换电路 习题（3）
第1部分：填空题
1. 带隔离变压器的DC-DC 变换器的基本类型包括单端正激变换器和单端反激变换器，其中单端是指变压器磁通 变化。

2.正激变换器是指在开关管 时电源将能量直接传送给负载。

3.反激变换器是指在开关管 时电源将电能转为磁能储存在电感（变压器）中，当开关管 时再将磁能变为电能传送到负载。

第2部分：简答题
1. 画出隔离型Buck 变换器的电路结构并简述其工作原理。

2. 隔离型Buck 变换器在正常工作时为什么要设定最大占空比？
3. 画出隔离型Buck-Boost 变换器的电路结构并简述其工作原理。

4. 为什么反激式变换器不能在空载下工作？
第3部分：计算题
1.设计题图3－5所示的单端反激DC/DC 变换器。

输入直流电压Vs=12V ±10%，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%。

选择变压器变比N2/N1＝4，当电源电压±10%波动时，为了使输出电压恒定，占空比应在什么范围调节？
题图3－5
2.设计题图3－6所示的单端正激DC/DC 变换器。

输入直流电压Vs=48V ±10%，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12V ，电压纹波小于1%。

N1＝N3时，确定最大占空比，并确定升压比N2/N1的允许范围？
2s V O
F 题图3－6。

带隔离的直流变流电路

隔离变压器可以抑制电路中的噪声干扰，提高输出电压的稳定性。
设备保护
隔离变压器可以防止设备之间的相互干扰，保护设备免受损坏。
03 带隔离的直流变流电路的 应用
在电力系统的应连接 分布式发电系统，如太阳能逆变器、 风能逆变器等，实现与主电网的交互 。
智能电网
05 带隔离的直流变流电路的 发展趋势和未来展望
技术发展趋势
高效能
随着电力电子技术的不断进步，带隔 离的直流变流电路在转换效率上将得 到显著提升，以满足日益增长的能源 需求。
集成化
智能化
借助先进的控制算法和传感器技术， 带隔离的直流变流电路将具备更高的 智能化水平，能够实现自适应调节和 远程监控。
社会经济效益
带隔离的直流变流电路的发展将 带动相关产业链的发展，创造就 业机会，促进经济发展。
06 结论
对带隔离的直流变流电路的综合评价
高效能
带隔离的直流变流电路能够实现高效的电能转换，满足各种 不同的应用需求。
稳定性好
由于采用了隔离技术，该电路具有较强的抗干扰能力，运行 稳定可靠。
对带隔离的直流变流电路的综合评价
在其他领域的应用
工业自动化
在工业自动化领域，带隔离的直流变流电路可以用于驱动电机、控制设备等，实 现高效、精准的控制。
通信设备
在通信设备中，带隔离的直流变流电路可以用于将直流电能转换为适合通信设备 使用的电源。
04 带隔离的直流变流电路的 优缺点
优点
1 2
安全性高
带隔离的直流变流电路能够有效地隔离电源和负 载，减少电路故障对负载的影响，提高电路的安 全性。
数据中心供电
数据中心对供电稳定性和效率要求极高，带隔离的直流变流电路能 够确保数据中心设备的稳定运行。
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隔离变压器的铁芯： 隔离变压器的铁芯：磁滞回线与温度
隔离变压器的铁 磁通密度、 芯：磁通密度、 开关频率与损耗
典型的两种磁芯磁滞特性曲线
B Br 0 -B r H Br 0
B H
-B r
铁氧体、铁粉磁芯和非晶合金磁芯
无气隙的晶粒取向镍铁合金铁芯
对于剩余磁感应强度Br较小的铁芯，一般使用转 移损耗法。
t
N1 U 2 = U1 N1 / N 2 = U i N2
t O 图 3-2 正激电路的理想化波形
3.1 正激电路
1）正激电路(Forward)的工作过程
S关断后，电感L通过VD2续流， VD1关断。变压器的励磁电流经N3 绕组和VD3流回电源， Toff = (1-D)Ts期间
图 3-1 正激电路的原理图 S O uS Ui O iL O iS
改变D可以改变U0
3.1 正激电路
？为什么D不能大于0.5
2）变压器的磁心复位
变压器的磁心复位时间为
t rst
N1 = t on N3
B BS
输出电压
输出滤波电 感电流连续 的情况下 输出电感电 流不连续时
BR O
负载为零时， N2 Uo = U N1 i
H
图 3-3 磁心复位过程
隔离型Buck变换器—单端正激变换器
图 3- 4 反激电路原理图
S O uS Ui O iS iVD O t ton toff t
t
Uo → ∞
因此反激电路不应工作于负 载开路状态。
O
t
图 3- 6 反激电路的理想化波形
3.2 反激Flyback电路
反激式变压器开关电源的工作原理图 是开关电源的输入电压， 是开关变压器 是开关变压器， 是控制开关 是控制开关， 图a中，Ui是开关电源的输入电压，T是开关变压器，K是控制开关， 中 C是储能滤波电容，R是负载电阻。 是储能滤波电容， 是负载电阻 是负载电阻。 是储能滤波电容
Vd ˆ= ∆B 4 N1 Ac f s
( D = 0.5)
隔离变压器的铁芯： 隔离变压器的铁芯：磁通密度振幅
单向励磁
Bm − Br ˆ< ∆B 2
双向励磁
ˆ ∆B < Bm
隔离变压器的铁芯： 隔离变压器的铁芯：设计原则
• 若 Bm 大，则 Ac 可减小 • 开关频率大于 开关频率大于100 kHz时，允许的磁通振幅应 时 适当减小， 适当减小，以限制铁损 • 单向励磁时，应选用低 Br 铁芯 单向励磁时，
3.2 反激电路 Flyback
1）工作过程： S开通后，VD处于断态， W1绕组的电流线性增长， 电感储能增加； S关断后，W1绕组的电流 被切断，变压器中的磁场 能量通过W2绕组和VD向 输出端释放。
N2 uS = U i + UO N1
S O uS Ui O iS iVD O t O
图 3-4 反激电路原理图
当控制开关K由接通突然转为关断瞬间，流过 变压器初级线圈的电流i1突然为0，这意味着变 压器铁心中的磁通也要产生突变。 这是不可能的。
如果变压器铁心中的磁通产生突变，变压器初、次 级线圈回路就会产生无限高的反电动势，反电动势 又会产生无限大的电流，而电流又会抵制磁通的变 化。 因此，变压器铁心中的磁通变化最终还是要受到变 压器初、次级线圈中的电流来约束的。
实际上，i2(0)正好等于控制开关刚断开瞬间流过变 压器初级线圈N1绕组的电流被折算到次级绕组回路 的电流，即：i2(0) = i1min ； 而 φ(0)正好等于控制开关刚断开瞬间变压器铁心 中的磁通，即：φ(0) = S•Bm 。 当控制开关K将要关断时，i2和φ均达到最小值。
i2 x 或
U0 i1m = Toff + L2 N
K 刚断开瞬间
U0 Toff + S ⋅ Bm φx = N2
K 刚断开瞬间
式中， N 为变压器次级线圈与初级线圈的匝数比。 当开关电源工作于电流临界连续工作状态时， 式中的 i 2x 等于 0，而φx 等于 S ⋅ Br。
关于单端反激变换器的小结
在负载为零的极端情况下， 在负载为零的极端情况下，由于开关导通时储存在 变压器电感中的磁能无处消耗， 变压器电感中的磁能无处消耗，故输出电压将越来 越高，损坏电路元件，所以反激式变换器不能在空 越高，损坏电路元件，所以反激式变换器不能在空 载下工作。 载下工作。 不需要专门的去磁绕组，电路简单。 不需要专门的去磁绕组，电路简单。 依靠变压器绕组电感在开关阻断时释放存储的能量 而对负载供电，磁通也只在单方向变化。 而对负载供电，磁通也只在单方向变化。 通常仅用于100 200W以下的小容量DC/DC变换 100以下的小容量DC/DC变换（ 通常仅用于100-200W以下的小容量DC/DC变换（如 控制系统所需的辅助电源 ）。
转移损耗法有线路简单、可靠性高的特点。 对于剩余磁感应强度Br较高的铁芯，一般使用强迫复 位法。强迫复位法线路较为复杂。
单端变换器——
变压器磁通仅在单方向变化
正激变换器——
开关管导通时电源将能量直接传送给负载
正激变换器特点——输出功率50-200W较大。
由于图中变压器原边通过单向脉动电流，因此 变压器铁芯极易饱和，为此主电路中须考虑变 压器铁芯磁场防饱和措施，即应如何使变压器 铁芯磁场周期性地复位。 另外，此时开关器件位置可稍作变动，使其发 射极与电源Us相连，便于设计控制电路。 铁芯磁场复位方案很多，常见的有磁场能量消 耗法、磁场能量转移法等。
第3 章
带隔离的直流变流电路
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
正激电路Forward 反激电路 半桥电路 全桥电路 推挽电路 全波整流和全桥整流
在实际应用中， 在实际应用中，开关电源的输出与输入之间往往需要 电的隔离。 电的隔离。 电隔离一般通过高频隔离变压器实现。 电隔离一般通过高频隔离变压器实现。隔离变压器采 用的铁芯一般具有非线性特性。 用的铁芯一般具有非线性特性。下图给出了典型的变 压器铁芯特性，其中 为铁芯允许最大磁通密度， 压器铁芯特性，其中Bs为铁芯允许最大磁通密度，超 过此值铁芯将饱和； 为剩余磁通密度。 过此值铁芯将饱和；Br为剩余磁通密度。
当开关电源工作于输出临界连续电流状态时，i1(0)正 好等于0。而φ(0)正好等于剩磁通S•Br。当控制开关K 将要关断，且开关电源工作于输出电流临界连续状态 时，i1和φ均达到最大值：
i1m = Ui Ton L1
φm =
Ui Ton +S ⋅ Br =S ⋅ Bm N1
式中， i1m − 为流过变压器初级线圈N1绕组的最大电流， 即：控制开关关断瞬间前流过变压器初级线圈N1绕组的电流； Φm − 为变压器铁心中的最大磁通，即：控制开关关断瞬间前变压器铁心中的磁通， S-为变压器铁心导磁面积，Br − 为剩余磁感应强度，Bm − 为最大磁感应强度。
D
A
2
D
3
C
D
vo
H
L
vo
V
s
is
*
Hale Waihona Puke N1i1 i 3
N3*
B
*
i2
N
2
iL
C D
1
T
O F
(b) 单端正激DC/DC变换器
单端变换器——变压器磁通仅在单方向变化 正激变换器——开关管导通时电源将能量直接传送给负载
隔离型Buck变换器—单端正激变换器
T导通： N2、D2导电 导通： 导通
N3、D1、D3截止 A D D
同理，对上式进行积分，由此可求得：
U0 i2 = t + i2 (0) L1 或 φ= U0 t +φ(0) N2
式中，i2是流过变压器次级线圈N 2绕组的电流， φ为变压器铁心中的磁通； i 2 ( 0 ) 为变压器次级线圈中的初始电流，即控制开关 刚断开瞬间流过变压器初级线圈N 2绕组的电流； φ(0)为初始磁通，即控制开关刚断开瞬间变压器铁心中的磁通。
隔离变压器的铁芯： 隔离变压器的铁芯：励磁方式
• 反激型换流器 • 正激型换流器
单向脉动磁通
• 单向励磁
• 推挽式换流器
双向交变磁通
• 双向励磁
• 半桥换流器 • 全桥换流器
隔离变压器的铁芯： 隔离变压器的铁芯：铁芯损耗
Core loss density = kf [(∆B)max ]
a s
b
隔离变压器的铁芯： 隔离变压器的铁芯：磁通密度振幅
为了不致于出现磁路饱和每个开关周期工作磁 通都能复位，因此：
di1 = Ui dt dφ e1 = N1 = Ui dt e1 = L1 t ∈ [0,t on ]
对上式进行积分，由此可求得：
Ui i1 = t + i1 (0) L1 或 Ui φ= t +φ(0) N1 式中，i1是流过变压器初级线圈N1绕组的电流， φ为变压器铁心中的磁通； i1 ( 0 ) 为变压器初级线圈中的初始电流，即控制开关 刚接通瞬间流过变压器初级线圈N1绕组的电流； φ(0)为初始磁通，即控制开关刚接通瞬间变压器铁心中的磁通。
3.2 反激电路
2）反激电路的工作模式：
电流连续模式： 当S开通时，W2绕组中的电流 尚未下降到零。 尚未下降到零 输出电压关系：
图 3- 4 反激电路原理图
Uo N 2 t on = Ui N 1 t off
图 3-5 反激电路的理想化波形
3.2 反激电路
2）反激电路的工作模式：
电流断续模式： S开通前，W2绕组中的电流已 已 经下降到零。 经下降到零 输出电压高于上式的计算值， 并随负载减小而升高，在负载 为零的极限情况下，
A
D
3
C
D
*
HiL