电力电子技术-晶体管电路习题课doc资料
电力电子技术习题资料整理
电力电子技术习题集 习题一
1. 试说明什么是电导调制效应及其作用。 2. 晶闸管正常导通的条件是什么，导通后流过的电流由什么决定？
晶闸管由导通变为关断的条件是什么，如何实现？ 3. 有时晶闸管触发导通后，触发脉冲结束后它又关断了，是何原因？ 4. 图 1-30 中的阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为
Im，试计算各波形的电流平均值、有效值。如不考虑安全裕量，额 定电流 100A 的晶闸管，流过上述电流波形时，允许流过的电流平 均值 Id 各位多少？
图 1-30 习题 1-4 附图 5. 在图 1-31 所示电路中，若使用一次脉冲触发，试问为保证晶闸管
充分导通，触发脉冲宽度至少要多宽？图中，E=50V；L=0.5H；R=0.5 Ω ; IL=50mA（擎住电流）。
要应用领域。
9. 请将 VDMOS（或 IGBT）管栅极电流波形画于图 1-32 中，并说明电
流峰值和栅极电阻有何关系以及栅极电阻的作用。
10. 全控型器件的缓冲吸收电路的主要作用是什么？试分析 RCD
缓冲电路中各元件的作用。
11. 限制功率 MOSFET 应用的主要原因是什么？实际使用时如何提
高 MOSFET 的功率容量？
自然换相点是同一点吗？如果不是，它们在相位上差多少度？试
作出共阳极接法的三相半波可控的整流电路在α＝30°时的 ud、
i u 、 VT1
VT1
的波形。
7. 三相半波可控整流电路带大电感性负载，α＝π/3，R=2Ω，
U2=220V，试计算负载电流 Id，并按裕量系数 2 确定晶闸管的额定 电流和电压。
3．试作出图 2-8 所示的单相桥式半控整流电路带大电感负载，在α ＝30°时的 ud、id、iVT1、iVD4 的波形。并计算此时输出电压和电流 的平均值。
电力电子技术_习题集(含答案)
电力电子技术》课程习题集、单选题1. 晶闸管内部有（）PN结。
A 、一个B、二个C 、三个D、四个2.A电力二极管内部有（）个PN结。
一个B、二个C 、三个D、四个3. 双向晶闸管是用于交流电路中的，其外部有（）电极。
A 、一个B、两个C 、三个D、四个4. 比较而言，下列半导体器件中开关速度最快的是（）。
A 、GTO B、GTRC 、MOSFET D、SR5. 下列半导体器件中属于电流型控制器件的是（）A 、GTR B、MOSFETC 、IGBT D、SR6. 比较而言，下列半导体器件中开关速度最慢的是（）。
A 、GTO B、GTRC 、MOSFET D、IGBT7. 下列半导体器件中属于电压型控制器件的是（）。
A 、GTO B、GTRC 、MOSFET D、SR8. 压敏电阻在晶闸管整流电路中主要是用来作（）。
A 、分流B、降压C 、过电压保护D、过电流保护9. 晶闸管两端并联一个RC电路的作用是（）。
A 、分流B、降压C 、过电压保护D、过电流保护10 . 普通晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（）A 、有效值B、最大值C平均值D最小值11. 晶闸管在电路中的门极正向偏压（）愈好。
来表示的。
A 、愈大B 、愈小C 、不变D 、为零12. 快速熔断器在晶闸管整流电路中主要是用来作（ A 、分流B 、降压C 、过电压保护D 、过电流保护13. 当晶闸管的额定电压小于实际要求时，可以用两个以上同型号的器件相 A 、串联 B 、并联C 、串并联14. 当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在 （ ） 。
A 、导通状态B 、关断状态C 、饱和状态D 、不定15. 当晶闸管的额定电流小于实际要求时，可以用两个以上同型号的器件相 A 、串联 B 、并联C 、串并联A 、电阻性B 、电感性C 、反电动势D 、不定 17. 晶闸管可控整流电路中的控制角 α 减小，则输出的电压平均值会（ A 、不变B 、增大C 、减小D 、不定 18. 三相可控整流与单相可控整流相比较，输出直流电压的纹波系数（A 、三相的大B 、单相的大C 、一样大D 、不定 19. 单相半波可控整流电路输出直流电压的平均值最大等于整流前交流电压有效值的 倍。
电力电子技术习题库(附答案)
电力电子技术习题库（附答案）一、单选题（共25题，每题1分，共25分）1.三相桥式全控整流电路，大电感负载，当α＝（）时整流平均电压Ud=0。
A、60度B、30度C、90度D、120度正确答案：C2.1957年美国通用电气（GE）公司研制出第一只（），它标志着电力电子技术的诞生。
A、电子管B、晶闸管C、MOSFETD、IGBT正确答案：B3.逆导晶闸管是将大功率二极管与何种器件集成在一个管芯上而成（）A、可关断晶闸管B、双向晶闸管C、逆阻型晶闸管D、大功率三极管正确答案：C4.IGBT是一个复合型的器件，它是（）A、GTR驱动的MOSFETB、MOSFET驱动的GTRC、MOSFET驱动的晶闸管D、MOSFET驱动的GTO正确答案：B5.晶闸管的伏安特性是指()A、门极电压与门极电流的关系B、阳极电压与阳极电流的关系C、门极电压与阳极电流的关系D、阳极电压与门极电流的关系正确答案：B6.单相全控桥式整流电路大电感性负载中，控制角的最大移相范围是（）A、180°B、120°C、90°D、150°正确答案：C7.三相半波可控整流电路的自然换相点是（）A、比三相不控整流电路的自然换相点超前30°B、本相相电压与相邻电压正半周的交点处C、比三相不控整流电路的自然换相点滞后60°D、交流相电压的过零点正确答案：B8.逆变电路是一种（）变换电路。
A、AC/ACB、DC/ACC、DC/DCD、AC/DC正确答案：B9.采用多重化电压源型逆变器的目的，主要是为()。
A、增大输出幅值B、减小输出谐波C、减小输出幅值D、减小输出功率正确答案：B10.三相全波可控整流电路电阻性负载中，控制角的最大移相范围是（）。
A、90°B、120°C、150°D、180°正确答案：B11.目前，在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是（）。
《电力电子技术(第二版)》习题答案
《电力电子技术》习题及解答第1章 思考题与习题1.1晶闸管的导通条件是什么? 导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定? 答：晶闸管的导通条件是：晶闸管阳极和阳极间施加正向电压，并在门极和阳极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。
导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压U A 决定。
1.2晶闸管的关断条件是什么? 如何实现? 晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么决定?答：晶闸管的关断条件是：要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态，可采用阳极电压反向使阳极电流I A 减小，I A 下降到维持电流I H 以下时，晶闸管内部建立的正反馈无法进行。
进而实现晶闸管的关断，其两端电压大小由电源电压U A 决定。
1.3温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反向击穿电压如何变化？答：温度升高时，晶闸管的触发电流随温度升高而减小，正反向漏电流随温度升高而增大，维持电流I H 会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。
1.4晶闸管的非正常导通方式有哪几种？答：非正常导通方式有：(1) I g =0，阳极电压升高至相当高的数值；(1) 阳极电压上升率du/dt 过高；(3) 结温过高。
1.5请简述晶闸管的关断时间定义。
答：晶闸管从正向阳极电流下降为零到它恢复正向阻断能力所需的这段时间称为关断时间。
即gr rr q t t t +=。
答：快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等。
1.7请简述光控晶闸管的有关特征。
答：光控晶闸管是在普通晶闸管的门极区集成了一个光电二极管，在光的照射下，光电二极管电流增加，此电流便可作为门极电触发电流使晶闸管开通。
主要用于高压大功率场合。
1.8型号为KP100-3，维持电流I H =4mA 的晶闸管，使用在图题1.8所示电路中是否合理，为什么?(暂不考虑电压电流裕量)图题1.8答：（a ）因为H A I mA K VI <=Ω=250100，所以不合理。
课题5.单结晶体管触发电路
2. 为使触发时间准确，触发脉冲的前沿要陡。（前沿时间不大于 10μs）
3.触发脉冲必须与主电路晶闸管的阳极电压同步。 4.触发脉冲要有一定的宽度，以保证晶闸管可靠地导通。（电阻负 载电路，脉冲宽度应大于20μs） 5.脉冲的相位能平稳地移动，并有足够宽的移相范围。 6. 触发电路在不输出触发脉冲时 ，电路输出的漏电压不应大于 0.25V ，以免发生误触发。
二、单结晶体管
2.单结晶体管等效电路
二、单结晶体管
3.单结晶体管符号与实物
第一基极b1 发射极e 第二基极b2
二、单结晶体管
4.单结晶体管的伏安特性
单结晶体管测试电路
单结晶体管测试等效电路
二、单结晶体管
4.单结晶体管的伏安特性
当开关S闭合，电压Ubb通过单结 晶体管等效电路中的rbl和rb2分压， 得A点电位UA，可表示为
C
U GT
相对应的门极直流电压 ， 一般为1V ~ 5V
0
(b)
一、对触发电路的要求
常见的触发脉冲电压波形
正弦波
尖脉冲
方波
强触发脉冲
脉冲列
VT1
RP
R C
对于并联晶闸管的大电流变流装置及串联 晶闸管的高电压装置，应采用强触发脉冲。
VT2 RP
R C
一、对触发电路的要求
采用强触发脉冲的目的是：缩小晶闸管
注意：阳极加正向电压是指阳极电位高于阴极电位，阳极电位可
以是正也可以是负。门极正向电压是指门极电位高于阴极电位。
晶闸管关断条件：流过晶闸管的阳极电流小于维持电流。 方法：可以通过降低晶闸管阳极－阴极间电压或增大主电路中的 电阻。
电力电子技术-晶体管功率电路4(单管-正激)
L
Q
D3
C
+
RL Uo
_
Q N1
N2 D3
输入输出间 无法隔
L离
+
C
RL Uo
_
变压器的无法实
现磁复位
11
正激式变换器
(1)电路构成及工作原理 由变压器T，晶体管Q，二极管D1和滤波电容
C组成。 此外还有磁复位绕组，磁复位二极管D2和电感
续流二极管D3
12
稳态工作状态分析1
当Q导通时：
t
0
5
t
正激变换器
所谓正激，Q导通时，能量通过变压 器耦合到副边传递给负载，Q关断时， 能量反馈给电源
6
正激式变换器的电路变化
BUCK变换器 带变压器隔离BUCK变换器 +
_Ui
L
Q
D3
C
+
RL Uo
_
输入输出间 无法隔
L离
+
Q
N1
N2 D3
Ui
+
C
RL Uo
_
_
变压器的无法实
现磁复位
7
2
单端反激flyback:三种工作方式
反激式变换器中的电感 变压器起着电感和变压 器的双重作用。
具有电感电流连续、临 界连续和断续3种工作模 式。(磁通的连续性)
电流连续时电压关系
3
单端反激式变换器－电路外特性
依据：连续和断续时的输入输出关系，分界线为IG
Uo D Ui N 2 1 D N1
O
16
Ｎ3绕组的工程设计
所以：
当N3<N1时，D可以大于 0.5，但晶体管承受耐压 也提高
电力电子技术-晶体管功率电路2(1)
南航电力电子课程组升压式变换器（boost）升压式电路构成：L, Q , D, C四个元件构成 典型的单管功率电路与BUCK电路构成基本的直直变换器升压变换器、BOOST变换器升压式变换器工作状态分析 当Q 导通时电感电流线性增长：电容维持负载电流，假定输出电压恒定（电容足够大）L i di U L dt =max minL L i i i U L Ton−=当Q 截止时，D 导通电感电流线性减小：Li o di U U L dt−=min maxL L i o offi i U U L T −−=联立等式，求解： 根据公式可知，输出电压大于输入电压，属升压电路由于电流连续变化，两式相除max min min max L L i ON L L i o OFFi i U L T i i U U L T −=−−=1ON OFF i o i OFF T T U U U T D+==−1i OFF i o ON U T D U U T D−−==−升压式变换器工作状态分析(电流变化量相等) 当Q 导通时，电感电流线性增长：当Q 截止时，电感电流线性减小：因为： 联立：1ON OFF io i OFF T T U U U T D +==−onL i oni di U L L dt T Δ==OFFLi o OFFi di U U L L dt T Δ−==ON OFF i i iΔ=−Δ=Δ电流变化量平衡电感L ：Q on: 电感电流增加时，电感储存能量；Q off: 电感电流减小时，电感释放能量；在单个开关周期，电流变化量为零(能量平衡)221L L Li W =ON OFF i i iΔ=−Δ=Δ另一种基于磁通变化的分析方法电感外加电压为正时，磁通增加电感外加电压为负时，磁通减小在单个开关周期，磁通变化量为零(磁通平衡)0=∫dt u TL 0dt u N 1T 0L ==∫∫φd dt d N u L φ=升压变换器工作状态分析(感容器件) 电感电压波形分析平均电压为零（磁通平衡）电容电流波形分析平均电流为零（电荷平衡）dt u N 1T0L ==∫∫φdBOOST 电路模态分析（伏秒面积平衡） 当Q 导通时：当Q 截止时：因为：所以：0ON T L i u dt U DT =∫()(1)ON T L i o T u dt U U D T =−−∫00ON ON T TL L T u dt u dt +=∫∫1i o U U D=−正电压作用，增磁负电压作用，去磁升压变换器工作状态分析输入电流与电感电流关系输出电流与二极管电流关系 输出、输入平均电流关系max min 1()(1)/(1)2o L L i I i i D T T I D =+−=−max min 1()2i L L I i i =+临界电流值I G ：电感电流临界连续条件下输出电流的平均值为什么是T OFF?112G L OFF I i T T =•Δ在稳态时，Δi=i Lmax -i Lmin , 由前式可得代入112G L OFF I i T T =•Δ(1)1111()222i i G L OFF OFF U DT U TD D I i T T T T L L−=•Δ=•=和BUCK 型变换器相比，是否相同？i L U DT i LΔ=电流临界连续工作条件 当输入电压恒定时，D ＝0.5时有最大临界连续电流：代入，进而得同样是和BUCK 型变换器相同与BUCK 型变换器相同临界连续时输出电流与D的关系 临界电流表达式I G与D的关系曲线当I0>I G时，电流连续，输出电压仅与占空比相关当I0<I G时，电流断续电流断续模态的等效电路1. Qon ，L 储存能量2. Qoff ，L 释放能量3. Qoff ，L 能量释放完毕（1）（2）（3）分析Q 和D 的电压波形电感电流断续时工作分析当电感电流断续时，用类似BUCK 变换器的分析方法可得：'iOFFON o iU T T U U =−两式相除'i OFFo i ONU TU U T =−ONi ONi U LT Δ='OFFi o OFFi U U L T Δ−=电流断续工作分析（伏秒平衡）Q 导通时：Q 截止电感电流下降到零之前：因为：所以：'iOFFON o iU T T U U =−0ONT L i u dt U DT=∫''()ON OFFONT T L i o OFFT u dt U U T+=−∫'0ONON OFFONT T T L L T u dt u dt ++=∫∫电感电流断续时工作分析根据断续时的输出电流：代入1()()2i O N i O No o iU T UT I T L U U ⋅=−'12o O F FI i T T=Δ⋅断续条件下输出电压经过整理，得到输出/输入电压比值：可以看出：输出电压不仅和占空比相关，还受负载电流影响断续条件下输出电压输出电压不仅和占空比有关还受负载电流影响： I o相同条件下，D越大，U i/U o越小(物理意义是什么？)D相同条件下，负载电流越大，U i/U o越大（物理意义是什么）升压式变换器标幺输出特性图中A 部分为电流连续条件；图中B 部分为电流临界连续条件；图中C 部分为电流断续条件当I o ＝0时，输出开路，U i /U o =0，即U o ＝∞即输出无限大，会损坏器件(物理意义？)(1)2i G U TD D I L−=1io U U D=−所以有输出电压表达式：实际升压电路的调节特性 代入I i=I o/(1-D)整理变换：当参变量R／R L加大时，输出与输入电压比偏离1/(1一D)越大，即对D的敏感程度下降，控制特性变差。
电力电子技术
电力电子技术随堂练习第一章电力二极管和晶闸管一、单选题1.晶闸管内部有（）PN结A.一个B.二个C.三个D .四个【答案：C】2.晶闸管两端并联一个RC电路的作用是（C ）A.分流B.降压C.过电压保护D .过电流保护【答案：C J3.普通晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（）来表示的A.有效值B.最大值C.平均值D .瞬时值【答案：C J4.晶闸管在电路中的门极正向偏压（）愈好A.愈大B.愈小C.不变D. 0【答案：B】二、判断题1.晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。
（）【答案:X]2.给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。
（）【答案:X]3.两个以上晶闸管串联使用，是为了解决自身额定电压偏低，不能胜任电路电压要求，而采取的一种解决方法，但必须采取均压措施。
（）【答案："]4.触发普通晶闸管的触发脉冲，也能触发可关断晶闸管。
（）【答案：X]5.普通晶闸管外部有三个电极，分别是基极、发射极和集电极。
()【答案：X】6.只要让加在晶闸管两端的电压减小为零，晶闸管就会关断。
( )【答案：X】7.只要给门极加上触发电压，晶闸管就导通。
( )【答案：X】第二章单相可控整流电路一、单选题1 ．单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差( ) 度A．180 ° B．60° C．360 ° D．120 °【答案：A】2.单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角a的最大移相范围是( )A．90°B．120 °C．150 °D ．180 ° 【答案：D】3.晶闸管可控整流电路中的控制角a减小，则输出的电压平均值会( )。
A .不变，B.增大，C.减小。
【答案：B J4.单相半波可控整流电路输出直流电压的最大平均值等于整流前交流电压的( )倍。
A. 1，B. 0.5，C. 0.45 ，D. 0.9.【答案：C 】5.单相桥式全控整流电路输出直流电压的最大平均值等于整流前交流电压的（）倍A.1，B. 0.5，C. 0.45，D. 0.9. 【答案：D 】6.为了让晶闸管可控整流电感性负载电路正常工作，应在电路中接入（）。
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2
• 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）占空比变化范围
假定负载电流是连续的
？？好像条件不足啊！
Dmax
U0 U i m in
15 27 90%
61.7%
D U0 Ui
频率为150kHz，电感电流连续。求：
（2）最小电感值L
IG
UiTD(1D) 2L
LUiTD(1D)U0D(1D)2
2I0min
2fI0min
UoD(1D)2
270*0.467*(10.467)2
2fI0min
2*150*1000*0.11
14
1.085mH
题二 • 理想BOOST变换器如图，输入电压ui=120V±20%，
Ui 1I0
1 4IGmaD x 2
1.注意连续和继续时占 空比变化！
2.断续时占空比更小
3. 最小占空比出现在最
D2
I0U0
4IGmaxUi U0
I 0U 0
4 U iT 8L
U i
U
0
小负载电流和最大输入 电压条件
2 15 30 103 0.031 10 3 3
29.7 29.7 15
U0Ui LdditL
Li2 TOFF
iL
i2U0LUi TOFF
输出电压为270V，输出功率为30W~300W，工作频 率为150kHz，电感电流连续。求： （3）如果变换器负载突然开路，会发生什么情况？
开路时，输出电压会一直增加，损坏电路
15
题二 • 理想BOOST变换器如图，输入电压ui=120V±20%，
输出电压为270V，输出功率为30W~300W，工作频 率为150kHz，电感电流连续。
Q
A
+
L
+
Ui
ub b
D C
RL Uo
-
-
ห้องสมุดไป่ตู้
6
电容按同所时有有工两作个条变件量，消 的最大去可一能个计算选取
（3） CU8iLDf(21UDC)
U
i
U0 Ui
1
U0 Ui
，
8 Lf 2U C
U i取 U ima x2 711 % 0
151 15
80.1856103
27110% 302 106 100103
QU o1U iD
DU oU i U o
Dmax
U0
Uimin U0
27012080%64.4% 270
Dmin
U0
Uimax U0
270120120%46.7% 270
D:46.7%~64.4%
12
题二
• 理想BOOST变换器如图，输入电压ui=120V±20%，输 出电压为270V，输出功率为30W~300W，工作频率为
PU0I0
I0
P U0
I0max
Pmax U0
120 8A 15
I0mi n
Pmi n U0
10 15
2 3
0.67A
Q
A
+
L
+
Ui -
ub b
D C
RL Uo -4
L U iT D (1 D ) 2 I 0 min
UO D
D (1
D)
U o (1
D)
2 fI 0 min
2 fI 0 min
0.0556mF
55.6F
7
• 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
（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
Q
A
+
L
+
Ui
ub b
D C
RL Uo
-
-
8
（4） IG 4A
Dmin
U0 Uimax
15 271.1
50.5%
+ Ui
Q
ub b
A L
D C
+ RL Uo
D的范围: 50.5% ~ 61.7%
-
-
3
• 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
（2）保证整个工作范围电感电流连续时电感值
IG
UiTD(1D) 2L
，
LUiTD(1D) 2IG
D取DminUUim0ax
15
1
15 27 1
.1
2 4 30
，
0.031 mH
最小电流从0.67A变化到4A，
电感量从0.19mH变化到
9
0.031mH，电感减小！
P0
10W,I0
2A时 3
U im ax271.129.7
U0
U o (1 Dmin ) 2 I0min
15 1 0.505
0.1856mH
2 2 30 103
3
5
• 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
（3）当输出纹波电压ΔU0=100mV时滤波电容值
150kHz，电感电流连续。求：
（2）最小电感值L
PU0I0
I0
P U0
I 0 max
Pmax U0
300 270
1.11A
I0 min
Pmin U0
30 270
0.11A
13
题二
• 理想BOOST变换器如图，输入电压ui=120V±20% ，输出电压为270V，输出功率为30W~300W，工作
晶体管功率电路
习题课
1
题一
• 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）占空比变化范围 （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ΔU0=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
2
0.0426
10
D0.206
题二
• 理想BOOST变换器如图，输入电压 ui=120V±20%，输出电压为270V，输出功 率为30W~300W，工作频率为150kHz，电 感电流连续。求： （1）占空比变化范围 （2）最小电感值L （3）如果变换器负载突然开路，会发生什 么情况？
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题二
• 理想BOOST变换器如图，输入电压ui=120V±20%， 输出电压为270V，输出功率为30W~300W，工作频 率为150kHz，电感电流连续。求： （1）占空比变化范围
其他问题： 电感磁芯工作在什么状态？应选用何种材
料磁芯？ 功率管的关断缓冲电路？
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题三
• 9-2. 升压式变换器另外两种接法如图9-2(a)， 晶体管工作在开关状态，电感电流连续，占空
度为D，求 U0 U1 。
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Q导通时，
Ui L1
diL1 dt
L1TOi1N
i1
Q关断时，
UiTON L1