磁性元件的体积和分量在开关电源中占有很大份额,而开关电源的发展方向是体积小、分量轻和低成本,高频化能够有用的减小磁性元件的体积和分量,即开关器材的作业频率越高,其体积和分量越小。传统的DCOC变换器中,开关器材作业在硬开关状况。
硬开关的缺陷如下:
(1)注册和关断进程损耗比较大;
(2)理性关断问题:
当电路中有理性器材时,开关器材关断时,会感应出很高的电压尖峰,极易损坏开关器材;
(3)容性注册问题:
当开关器材在高压下注册时,开关器材结电容中的能量将悉数耗费在该器材上,然后易使该开关器材因为过热而损坏;
(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,若当即注册与其串联的开关器材,会发生很大的冲击电流,易损坏该开关器材。
因为硬开关存在以上缺陷,约束了开关器材作业频率的进步,在软开关技能出来之前,功率开关器材的开关损耗是很大的。为了补偿硬开关作业的缺乏,提出了软开关技能。
软开关技能的原理
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注册和关断进程中,电压和电流的改变比较大,发生开关损耗和噪声也较大,开关损耗跟着开关频率的进步而添加,导致电路功率下降;开关噪声给电路带来严峻的电磁搅扰,影响本身及周边电子设备的正常作业。
软开关是在硬开关电路的基础上,参加电感、电容等谐振器材,在开关转化进程中引进谐振进程,开关在其两头的电压为零时导通;或使流过开关器材的电流为零时关断,使开关条件得以改进,下降硬开关的开关损耗和开关噪声,然后
进步了电路的功率。
图1 抱负状况下软开关和硬开关波形比较图
软开关包含软注册和软关断两个进程:
抱负的软注册进程是:开关器材两头的电压先下降到零后,电流再缓慢上升到通态值,所以注册时不会发生损耗和噪声,软注册的开关称之为零电压开关。
抱负的软关断进程是:开关器材两头的电流先下降到零后,电压再缓慢上升到通态值,所以关断时不会发生损耗和噪声,软关断的开关称之为零电流开关。
功率开关管的软开关抱负波形和硬开关波形如图1所示,由图能够看出,在硬开关状况下,功率开关管两头的电压、电流有显着的交叠区,在此交叠区内发生开关损耗;而在软开关状况下,功率开关管两头的电压、电流几乎没有交叠区,所以也就不会发生开关损耗。