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电源技术基础:减少开关损耗的“软开关”技术

导读: 电子技术的不断成熟发展,对电源设计的要求也在不断的提升,它们都需要一个稳定的电源提供它们正常运行的能量,控制电源的开关技术影响电源稳定的一大因素,下面将介绍开关技术中的硬开关技术与软开关技术。

  OFweek电源网:电子技术的不断,电子设备种类也多种多样,自然与人们的工作生活息息相关,而任何的电子设备也都需要电源的支撑,而电子技术的不断成熟发展,对电源设计的要求也在不断的提升,它们都需要一个稳定的电源提供它们正常运行的能量,控制电源的开关技术影响电源稳定的一大因素,下面将介绍开关技术中的硬开关技术与软开关技术。

  磁性元件的体积和重量在开关电源中占有很大比例,而开关电源的发展方向是体积小、重量轻和低成本,高频化可以有效的减小磁性元件的体积和重量,即开关器件的工作频率越高,其体积和重量越小。传统的DCOC变换器中,开关器件工作在硬开关状态。

  硬开关的缺点如下:

  (1)开通和关断过程损耗比较大;

  (2)感性关断问题:

  当电路中有感性器件时,开关器件关断时,会感应出很高的电压尖峰,极易损坏开关器件;

  (3)容性开通问题:

  当开关器件在高压下开通时,开关器件结电容中的能量将全部消耗在该器件上,从而易使该开关器件因为过热而损坏;

  (4)二极管反向恢复问题:

  二极管由导通变为截止时,有一个反向恢复时间,在此时间内,二极管仍处于导通关态,若立即开通与其串联的开关器件,会产生很大的冲击电流,易损坏该开关器件。

  由于硬开关存在以上缺点,限制了开关器件工作频率的提高,在软开关技术出来之前,功率开关器件的开关损耗是很大的。为了弥补硬开关工作的不足,提出了软开关技术。

  软开关技术的原理

  所谓“软开关”是与“硬开关”相对应的。硬开关是指在功率开关的开通和关断过程中,电压和电流的变化比较大,产生开关损耗和噪声也较大,开关损耗随着开关频率的提高而增加,导致电路效率下降;开关噪声给电路带来严重的电磁干扰,影响自身及周边电子设备的正常工作。

  软开关是在硬开关电路的基础上,加入电感、电容等谐振器件,在开关转换过程中引入谐振过程,开关在其两端的电压为零时导通;或使流过开关器件的电流为零时关断,使开关条件得以改善,降低硬开关的开关损耗和开关噪声,从而

  提高了电路的效率。

  图1 理想状态下软开关和硬开关波形比较图

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