电力电子技术第八章第九章部分课后知识题目解析(南航)

补充题：SOA 的构成？

答：功率晶体管的SOA 由四部分组成。 1) 集电极最大允许电流I eM

2) 基极开路，集电极—发射极之间的最高允许电压U (BR)ceo 3) 晶体管集电极最大允许功率损耗P CM 4) 二次击穿电流水平I S/B 功率场效应管的SOA 由三部分组成 1) 漏—源击穿电压U (BR)DS 2) 等功耗线P DM 3) 最大允许漏极电流I DM

8-5图8-5中晶体管的β可在8~40间选择。R C =11Ω，电源电压E C =200V ，基极输入电压U B =10V 。如果U CES =1.0V 和U BES =1.5V 。求：（a ）过驱动系数ODF=5时R B 的值；（b ）强制β值；（c ）晶体管功率损耗P C 。

c

截止区

饱和区

(a)

(b)(c)解：30)1(=β取

Ω

=⎪⎭⎫ ⎝⎛===

-=-===

=

=-=

-=

=8.2603.05.855

.110603.03009

.1809.18110

.12000.1b b bS b b b

bes b

b CS

bs C

CES C CS

CES R R i i ODF R R U U i A i i A R U E ，i U β

时

W I U P I I cs ces C b CS f 09.1809.180.1)3(68.25.809

.18)2(=⨯===⎪⎭

⎫

⎝⎛==

β强制电流增益 8-9电路总电流为20A ，用两个MOSFET 管并联分担，一个管子的U DS1=2.5V ，另一个是U DS2=3V 。如用串联源极电阻（a ）R S1=0.3Ω，R S2=0.2Ω及（b ）R S1=R S2=0.5Ω来均流，求每个晶体管电流和两管漏极电流之差。

解：E ，U S DS

=接地设

A R U E R U E S DS S DS 202

2

11=-+- （1）时Ω=Ω=2.0,3.021S S R R 202.03

3.05.2=-+-E E V E 2.5=

A I A I D D 11,921==

A I I D D 212-=-漏极电流差，12D D I I >

（2）5.021==S S R R 205.03

5.05.2=-+-E E 75.7=E

A I A I D D 5.9,5.1021==

A I I D D 112=-漏极电流差，21D D I I >

补充题：①IGBT 的SOA 构成？

答：IGBT 的正偏安全工作区与场效应晶体管相似，由I CM 、U (BR)ceo 和等功耗线决定的。由于IGBT 含有GTR 的特性，在某些情况下也会出现二次击穿的问题。

②何为掣住效应，有何措施避免？

答：当集电极电流在到一定程度，R b 上的压降使NPN 晶体管导通，从而进入正反馈状态而失去控制作用，成为晶闸管状态，这就是所谓掣住效应或栓锁效应。

针对掣住效应的原因，有两种措施：

①在关断时，IGBT 由导通转为截止，受到重加集电极电压上升率的限制。过大的电压上升率会引起掣住效应。措施：仔细设计缓冲电路，降低集电极电压上升率

t

u d d 。 ②在导通期间，负载发生短路，IGBT 的集电极电流急剧增大，如不加限制，就可能进入掣住状态。措施：设计保护检测电路，检测集电极电压，若其升高，则减小U GE ，抬高U CE ，从而降低I C 。

③拖尾现象如何产生？

答：IGBT 有两种载流子参与导电，少数载流子需要复合时间IGBT 的开关速度就变慢了。同时，在关断时不能用加反向电压强迫少数载流子加快复合来缩短开关时间，少数载流子消失由少子寿命决定，这就出现IGBT 特有的关断时电流拖尾现象。

9-1降压式变换器电路如图，输入电压为27V ±10%，输出电压为15V ，最大输出功率为120W ，最小输出功率为10W 。若工作频率为30kHz ，求（1）占空度变化范围；（2）保证整个工作范围电感电流连续时电感值；（3）当输出纹波电压ΔU 0=100mV 时滤波电容值；（4）电感临界连续电流为4A 时电感量，及最小输出时的占空度；（5）如线圈电阻为0.2Ω，在最低输入电压，最大功率输出时最大占空度和效率。

解：（1）i

U U D 0

=

%

7.61~%5.50:%5.501

.12715

%7.61%

902715

max 0min min 0max 的范围D U U D U U D i i =⨯==

=⨯==

（2）00I U P =，0

0U P I =

A U P I A U P I 67.03

21510815

120

0min min

00max max 0=======

A I I G 32min 0=

=

)1(2D D L

T

U I i G -=

0min

0min 0min

(1)2(1)(1)22i O

o

U TD D L I U D D U D D fI fI -=

--==

()

min 0min

33

(1)21510.5050.185102

230103

0.1856o U D I H mH

--=

⨯-=

=⨯⨯⨯⨯=