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減少開關損耗的柔軟型開關技術

  隨著電子技術的不斷成熟和發展,對電源設計的要求也在不斷提高。他們都需要穩定的電源來提供正常的運行能量,控制電源的開關技術對電源的穩定性有很大的影響。下面將介紹交換技術中的硬開關技術和柔軟型開關技術。

  磁性元件的體積和重量在開關電源占很大比例,開關電源的發展方向是體積小、重量輕、成本低。高頻可以有效降低磁性元件的體積和重量,即開關器械的工作頻率越高,其體積和重量越小。在傳統的DCOC變換器里,開關器械工作在硬開關狀態。

  相對于柔軟型開關,硬開關的缺點是:1、開關過程損耗比較大;2、感性關斷問題:電路中有感性器械時,開關器件關斷時會感應出高電壓尖峰,容易損壞開關器件;3、容性導通問題:當開關器械在高電壓下導通時,開關器械的結電容的能量會全部消耗在器械上,容易因過熱而損壞開關器械;4、二極管反向恢復:當二極管從導通變為截止時,有一個反向恢復時間,在此期間,二極管仍處于通斷狀態。如果與其串聯的開關器械立即導通,會產生較大的沖擊電流,容易損壞開關器械。由于硬開關的上述缺點,開關器件工作頻率的提高是有限的。在柔軟型開關技術出現之前,功率開關器械的開關損耗非常大。為了彌補硬切換的不足,提出了柔軟型開關技術。

  柔軟型開關技術原理:所謂“軟開關”對應“硬開關”。硬開關是指在接通和斷開電源開關的過程里,電壓和電流變化較大,導致開關損耗和噪聲較大,開關損耗隨著開關頻率的增加而增加,導致電路效率下降;開關噪聲給電路帶來嚴重的電磁干擾,影響電路本身和外圍電子設備的正常工作。柔軟型開關是在硬開關電路的基礎上,加入電感、電容等諧振器械,在開關過程中引入諧振過程,當開關兩端電壓為零時導通;或者當流經開關器械的電流為零時,改善了開關條件,降低了硬開關的開關損耗和開關噪聲,提高了電路的效率。

  理想的柔軟型開關開通過程是開關器械兩端電壓先降至零,然后電流緩慢上升到導通狀態值,所以導通時不會有損耗和噪聲,軟接通開關被稱為零電壓開關。理想的柔軟型開關關斷過程是開關器械兩端電流先降至零,然后電壓緩慢上升到導通狀態值,關斷時不會有損耗和噪聲,軟關斷開關被稱為零電流開關。


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