第五章
1、画出电阻性负载的单相桥式整流电路图,并对应的画出其输入电压、输出电压、输出电流和输入电流波形图。该电路的输入功率因数为多少?
单项桥式整流电路电阻性负载的单相桥式整流电路波形图
画出电容性负载的单相桥式整流电路图,并对应画出输入电压、输出电压和输入电流波形图。
晶闸管的导通和关断条件是什么?在普通晶闸管导通时,给门级加反向电压,它会截止吗?
(1)晶闸管从阻断变为导通,必须同时满足两个条件,二者缺一不可:
①晶闸管的阳极与阴极之间必须加一定值的正向电压;
②晶闸管的门极与阴极之间必须加适当的正向电压。
晶闸管从导通变为关断的条件是:
使晶闸管的阳极电流小于“维持电流”。将正向阳极电源电压降到接近零或加上反向阳极电压,都能使原来导通的晶闸管关断。
(3)不会,因为晶闸管导通后,门极电压不起作用。
4、画出电感性负载的三相桥式不控整流电路图和波形图,设电网电压为380×(1+or-20%)V,分别求出对应的输出电流电压值。
电感性负载的三相桥式整流电路图
电感性负载的三相桥式整流电路波形图
三相桥式全控整流电路,对应的画出三相电源电压波形图和α=30度的输出电压ud波形图。
三相式全控整流电路电路图
特点:①IGBT从输入端看,类似于VMOS场效应管,是电压控制型器件,具有输入阻抗高、驱动电流小、驱动电路简单等优点。
②IGBT从输出端看,类似于双极型晶体管,导通压降小,饱和压降一般在2~4V之间,故导通损耗小。此外,IGBT能够做得比VMOS场效应管耐压更高,电流容量更大。
③IGBT的开关速度在VMOS场效应管与双极型晶体管之间
④IGBT存在擎住效应。
第六章
快速功率二极管有哪几种?
快恢复二极管(FRD)、超快恢复二极管(UFRD)或肖特基二极管(SBD)等开关速度快的功率开关二极管。
画出N沟道增强型VMOSFET的图形符号,标出电极名称及电压极性、电流方向。
图形符号及电压极性与电流方向
简述VMOSFET各项参数的含义。
VMOSFET的静态参数:
开启电压VGS(th):它是指漏区和源区之间形成导电沟道所需的最低栅—源电压。
导通电阻(通态电阻)Ron:是指VMOS场效应管导通时在确定的栅—源电压UGS下,漏—源极间的直流电阻。
漏—源击穿电压BVDS(V(BR)DSS):它是为了避免器件击穿而设的极限参数。应UDS 最大栅—源电压VGS(max):一般为±20V。应UGS 漏极直流电流额定值ID和漏极脉冲电流额定值IDM:它们是VMOS场效应管电流定额的参数。
漏极最大允许耗散功率PDM:漏极最大允许耗散功率PDM按热欧姆定律可表示为:
VMOSFET的动态参数:
极间电容:漏—源极间短路时的输入电容Ciss、栅—源极间短路时的输出电容Coss和反馈电容(又称反向传输电容)Crss
开关时间:
开通时间ton是指从输入电压波形上升至幅值(Uim)的10%到漏极电流波形上升至幅值(Im)的90%所需时间,它分为延迟时间td和上升时间tr两部分。
关断时间toff是指从输入电压波形下降至幅值(Uim)的90%到漏极电流波形下降至幅值(Im)的10%所需时间,它分为存储时间ts和下降时间tf两部分。
简述VMOSFET有哪些注意事项?
(1)防止静电放电失效
(2)防止过电压
(3)防止过电流
(4)防止寄生振荡损坏器件
5、VMOSFET有哪几种栅极驱动电路?简要说明各种电路的工作原理。
(1)直接驱动电路
PWM集成控制器直接驱动加设驱动功放的直接驱动
(2)隔离驱动电路
a
b
光耦合器及基本电路c
c
光耦驱动器驱动电路
画出IGBT的电路符号,标出电极名称及电压、电流方向。IGBT有什么特点?
增强型N沟道IGBT的增强型N沟道IGBT的图形
简化等效电路及电压极性与电流方向
对PWM控制电路有什么要求,PWM集成控制器有哪两种类型?他们各有什么特点?
对PWM控制电路的基本要求:
①满足开关电源输出电压稳定度及动态品质的要求;
②与主回路配合,使开关电源具有规定的输出电压值及其调节范围;
③能实现开关电源的软启动;
④能实现开关电源的过流、过压保护。
通常分为电压型控制器和电流型控制器
电压型PWM集成控制器只有电压反馈控制,可以满足开关电源稳定输出电压等要求。
电流型PWM集成控制器不仅有电压反馈控制,还增加了电感电流反馈控制,控制电路为双环控制,具有电压外环和电流内环,从而使开关电源系统具有快速的瞬态响应及高度的稳定性,有很高的稳压精度,可实现逐周限流,并具有良好的并联运行能力。
根据SG3525的内部结构框图,简要说明他的工作原理,画出时序波形图。
画图说明峰值电流模式控制的电流型PWM控制器基本原理
电流型PWM控制的基本原理图
时序波形图
根据UC3846的内部结构框图,简要说明它的工作原理,画出时序波形图。
工作原理:这是一种双端输出采用峰值电流模式控制的的电流型PWM集成控制器,适用于推挽式、全桥式和半桥式变换器等双端电路的控制。
时序波形图
硬开关变换器存在什么问题?什么是软开关?
一般PWM直流变换器中,功率开关管在高电压下开通、大电流下关断,故为“硬开关”。
功率开关管开通时电流上升、电压下降,关断时电流下降、电压上升,在开关过程中功率开关管产生了电流、电压波形重叠,其瞬时电流、电压的乘积为瞬时损耗功率p,开关频率愈高,开关损耗功率愈大。
软开关:
上述问题严重阻碍了开关器件工作频率的提高。近年来开展的软开关技术研究为克服上述缺陷提供了一条有效的途径。和硬开关工作不同,理想的软关断过程是电流先降到零,电压在缓慢上升到断态值,所以关断损耗近似为零。由于器件关断前电流已下降到零,解决了感性关断问题。理想的软开通过程是电压先降到零,电流在缓慢上升到通态值,所以开通损耗近似为零,器件结电容的电压亦为零,解决了容性开通问题。同时,开通时,二极管反向恢复过程已经结束,因此二极管方向恢复问题不存在。
移相全桥ZVS-PWM变换器的电路图
移相全桥ZVS-PWM变换器的电路图
领先桥臂与滞后桥臂实现零电压开通的条件:
实现功率开关管的零电压开通,需要有足够的能量来使关断桥臂的并联电容充电到电压等于输入电源电压UI、待开通桥臂的并联电容放电到电压为零。
领先桥臂(例如VT2)实现零电压开通的能量是Lr和Lo中的储能,由于Lo大,储能多,因此容易实现零电压开通。而滞后桥臂(例如VT3)实现零电压开通的能量仅是Lr中的储能,其能量比前者小得多,所以滞后桥臂实现零电压开通比领先桥臂困难。
领先桥臂实现零电压开通的条件:IO≥
滞后桥臂实现零电压开通的条件:IO≥
画出移相全桥ZVZCS_PWM变换器的电路图和波形图,简述电路的工作过程。
移相全桥ZVZCS_PWM变换器的电路图
工作过程见课本p173
根据U3875的内部结构框图,简述其基本工作原理,画出工作波形,芯片采用电压型控制、电流型控制以及带斜率补偿的电流型控制,应分别怎样连接?
U3875的内部结构框图
UC3875芯片的工作波形
UC3875构成的电压型控制电路
采用电流型控制(峰值电流模式控制)时
19脚(RAMP)的斜坡电压(uR)不是由芯片的斜坡发生器产生的锯齿波电压,而是从主电路引来的逐脉冲电流取样斜坡信号电压(uRs),即uR=uRs=isRs,其中is等于主电路变压器初级电流ip,或与ip成正比(用电流互感器取样时),Rs为低阻值的取样电阻。这时18脚(SLOPE)通过电阻RSL接地,斜坡发生器不工作。
带斜率补偿的电流型控制电路
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