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電源技術基礎:減少開關損耗的“軟開關”技術

鉅大LARGE  |  點擊量:1466次  |  2019年12月27日  

OFweek電源網:電子技術的不斷,電子設備種類也多種多樣,自然與人們的工作生活息息相關,而任何的電子設備也都需要電源的支撐,而電子技術的不斷成熟發展,對電源設計的要求也在不斷的提升,它們都需要一個穩定的電源提供它們正常運行的能量,控制電源的開關技術影響電源穩定的一大因素,下面將介紹開關技術中的硬開關技術與軟開關技術。


磁性元件的體積和重量在開關電源中占有很大比例,而開關電源的發展方向是體積小、重量輕和低成本,高頻化可以有效的減小磁性元件的體積和重量,即開關器件的工作頻率越高,其體積和重量越小。傳統的DCOC變換器中,開關器件工作在硬開關狀態。


硬開關的缺點如下:


(1)開通和關斷過程損耗比較大;


(2)感性關斷問題:


當電路中有感性器件時,開關器件關斷時,會感應出很高的電壓尖峰,極易損壞開關器件;


(3)容性開通問題:


當開關器件在高壓下開通時,開關器件結電容中的能量將全部消耗在該器件上,從而易使該開關器件因為過熱而損壞;


(4)二極管反向恢復問題:


二極管由導通變為截止時,有一個反向恢復時間,在此時間內,二極管仍處于導通關態,若立即開通與其串聯的開關器件,會產生很大的沖擊電流,易損壞該開關器件。


由于硬開關存在以上缺點,限制了開關器件工作頻率的提高,在軟開關技術出來之前,功率開關器件的開關損耗是很大的。為了彌補硬開關工作的不足,提出了軟開關技術。


軟開關技術的原理


所謂軟開關是與硬開關相對應的。硬開關是指在功率開關的開通和關斷過程中,電壓和電流的變化比較大,產生開關損耗和噪聲也較大,開關損耗隨著開關頻率的提高而增加,導致電路效率下降;開關噪聲給電路帶來嚴重的電磁干擾,影響自身及周邊電子設備的正常工作。


軟開關是在硬開關電路的基礎上,加入電感、電容等諧振器件,在開關轉換過程中引入諧振過程,開關在其兩端的電壓為零時導通;或使流過開關器件的電流為零時關斷,使開關條件得以改善,降低硬開關的開關損耗和開關噪聲,從而


提高了電路的效率。


圖1理想狀態下軟開關和硬開關波形比較圖


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