Q125.
某諧振式轉換器(resonant converter)如下圖所示，其中輸入電壓Vd = 12 V，電容值Cr = 0.1 μF，電感值Lr = 10 μH，流經負載電阻R 之輸出電流Io = 1 A，且切換頻率fs = 100 kHz。下列敘述何者正確？
電力電子 · 甲級 · 電力電子系統與應用 · Q125
難易度分析
3 / 5
題目要求結合諧振頻率與開關頻率的關係、特性阻抗計算、以及輸出電壓增益的非線性特徵，這些皆為中等層級的電路推導；並非單純的概念回憶，也非高度複雜的多重概念綜合，故評定為第三級難度。
正確答案：②輸出電壓約為7.69 V
② 輸出電壓約為7.69 V:計算諧振槽特性阻抗 Z₀ = √(Lr/Cr) = 10 Ω，諧振頻率 fr = 1/(2π√(LrCr)) ≈ 159.15 kHz。依據串聯諧振轉換器電壓增益公式，考慮負載等效電阻與品質因數 Q，代入頻率比 fs/fr ≈ 0.628 可求得輸出電壓約為 7.69 V，符合計算結果。
錯誤選項解析
- ① 此轉換器可實現開關Q1 之零電壓切換(zero voltage switching):此諧振轉換器操作於切換頻率 fs = 100 kHz，低於諧振頻率 fr ≈ 159 kHz，此時諧振槽呈容性阻抗特性，開關實現的是零電流切換 (ZCS) 而非零電壓切換。要實現 ZVS 必須操作於 fs > fr 的感性區域。
- ③ 為實現開關之柔性切換(soft switching)功能，應採用調變切換頻率控制方式，切換頻率最高可調至164 kHz:為維持柔性切換，切換頻率應操作於諧振頻率附近或以上的感性區域。最高可調至 164 kHz 的說法有誤，實際上當 fs 遠高於 fr 時，電壓增益急劇下降且循環能量過大，會導致轉換效率惡化，並非越高越好。
- ④ 諧振電感電流最大值達4.2 A:諧振電感電流峰值需考慮輸出電流反射分量與諧振無功電流之疊加。經計算，諧振電流峰值約為 Io + Vd/Z₀ × 增益因子，實際數值並非 4.2 A，此選項之計算基準有誤。
Learning Tip
"諧振式轉換器的核心考點在於操作頻率與諧振頻率的相對關係：當 fs < fr 時為容性區 (ZCS)，fs > fr 時為感性區 (ZVS)。常考陷阱包含混淆 ZVS/ZCS 的操作條件，以及忽略電壓增益隨頻率比變化的非線性特性。實務上設計頻率調變控制時，必須確保操作範圍涵蓋軟切換區域且避免進入容性切換導致開關損耗增加。"
學員答題分佈
①此轉換器可實現開關Q1 之零電壓切換(zero voltage switching)0%
②輸出電壓約為7.69 V0%
③為實現開關之柔性切換(soft switching)功能，應採用調變切換頻率控制方式，切換頻率最高可調至164 kHz0%
④諧振電感電流最大值達4.2 A0%
此答題分佈是根據學員在 LongePass 模擬考等實際作答紀錄計算而成。與考友分享這道歷屆試題與詳細解析！
相似類型題目
某諧振式轉換器(resonant converter)如下圖所示，其中輸入電壓Vd = 100 V，電容值Cr = 0.32 μF，電感值Lr = 8 μH，負載電阻R= 10Ω，切換頻率為120 kHz。下列敘述何者正確？
某諧振式轉換器(resonant converter)如下圖所示，其中輸入電壓Vd =20 V，電容值Cr =0.047 μF，電感值Lr =1 μH，流經負載電阻R 之輸出電流Io =5 A。下列敘述何者正確？
如下圖所示之諧振式直流-直流電力轉換器，若輸入電壓Vd＝20V，諧振電容Cr 為0.047μF，諧振電感Lr 為1μH，輸出電壓Vo＝10V，輸出負載電流Io＝5A，則
如下圖所示之串聯諧振式直流-直流電力轉換器，若輸入電壓Vd＝100V，諧振電容Cr 為0.08μF，諧振電感Lr 為30μH，輸出等效負載電阻R＝10Ω，且切換頻率為120kHz，則下列敘述何者正確？
某諧振式轉換器(resonant converter)如下圖所示，其中輸入電壓Vd =400 V，電容值Cr =0.64 μF，電感值Lr =4 μH，負載電阻R=7Ω ，切換頻率為120 kHz。下列敘述何者正確？