软开关技术讲解VIP免费

软开关技术综述摘要软开关技术是利用在零电压、零电流条件下控制开关器件的导通和关断，有效地降低了电路的开关损耗和开关噪声因而在电力电子装置中得到广泛应用。本文在讲述软开关技术的原理及分类的基础上，主要回顾了软开关技术的由来和发展历程，以及发展现状和未来的发展趋势。关键词：软开关技术原理发展历程发展趋势一．引言：根据开关元件的工作状态，可以把开关分成硬开关和软开关两类。硬开关是指开关元件在导通和关断过程中，流过器件的电流和元件两端的电压在同时变化；软开关是指开关元件在导通和关断过程中，电压或电流之一先保持为零，一个量变化到正常值后，另一个量才开始变化直至导通或关断过程结束。由于硬开关过程中会产生较大的开关损耗和开关噪声。开关损耗随着开关频率的提高而增加，使电路效率下降，阻碍了开关频率的提高；开关噪声给电路带来了严重的电磁干扰问题，影响周边电子设备的正常工作。为了降低开关的损耗和提高开关频率，软开关的应用越来越多。电力电子装置中磁性元件的体积和重量占很大比例，从电机学相关知识知道，使变压器、电力电子装置小型化、轻量化的途径是电路的高频化但是,传统的开关器件工作在硬开关状态，在提高开关频率的同时，开关损耗和电磁干扰也随之增加。所以，简单地提高开关频率显然是不行的。软开关技术是使功率变换器得以高频化的重要技术之一,它应用谐振的原理,使开关器件中的电流（或电压）按正弦或准正弦规律变化。当电流自然过零时,使器件关断（或电压为零时,使器件开通）,从而减少开关损耗。它不仅可以解决硬开关变换器中的硬开关损耗问题、容性开通问题、感性关断问题及二极管反向恢复问题，而且还能解决由硬开关引起的EMI等问题。当开关频率增大到兆赫兹级范围，被抑制的或低频时可忽视的开关应力和噪声,将变得难以接受。谐振变换器虽能为开关提供零电压开关和零电流开关状态,但工作中会产生较大的循环能量,使导电损耗增大。为了在不增大循环能量的同时,建立开关的软开关条件,发展了许多软开关PWM技术。它们使用某种形式的谐振软化开关转换过程，开关转换结束后又恢复到常规的PWM工作方式，但它的谐振电感串联在主电路内，因此零开关条件与电源电压、负载电流的变化范围有关，在轻载下有可能失去零开关条件。为了改善零开关条件，人们将谐振网络并联在主开关管上，从而发展成零转换PWM软开关变换器，它既克服了硬开关PWM技术和谐振软开关技术的缺点，又综合了它们的优点。目前无源无损缓冲电路将成为实现软开关的重要技术之一，在直流开关电源中也得到了广泛的应用。二．软开关的简介：1．软开关的原理：所谓“软开关”是与“硬开关”相对应的。硬开关是在控制电路的开通和关断过程中，电压和电流的变化剧烈，产生较大的开关损耗和噪声，开关损耗随着开关频率的提高而增加，使电路效率下降；开关噪声给电路带来严重的电磁干扰，影响周边电子设备的工作。软开关是在硬开关电路的基础上，增加了小电感、电容等谐振器件，构成辅助换流网络，在开关过程前后引入谐振过程，开关在其两端的电压为零时导通或使流过开关的电流为零时关断，使开关条件得以改善，降低传统硬开关的开关损耗和开关噪声，从而提高了电路的效率。软开关包括软开通和软关断。理想的软开通过程是：电压先下降到零后，电流再缓慢上升到通态值，所以开通时不会产生损耗和噪声，软开通的开关称之为零电压开关。理想的软关断过程是：电流先下降到零后，电压再缓慢上升到通态值，所以关断时不会产生损耗和噪声，软关断的开关称之为零电流开关。硬开关软开关的开关过程如下图：Q11ktB——1—图2-2：软开关的开关过程2.软开关的分类：根据开关元件开通和关断时电压电流状态，可分为零电压电路和零电流电路两大类。根据软开关技术发展的历程可以将软开关电路分成准谐振电路、零开关PWM电路和零转换PWM电路。零电压开关：①零电压开通：开关开通前其两端电压为零开通时不会产生损耗和噪声。②零电压关断：与开关并联的电容能延缓开关关断后电压上升的速率，从而降低关断损耗。零电流开关：①零电流关断：开关关断前其电流为零关断时不会产生损耗和噪声。②...