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開關(guān)電源中的硬開關(guān)和軟開關(guān)是針對開關(guān)晶體管而言的,。硬開關(guān)是不管開關(guān)管上的電壓或電流,強行接通或關(guān)斷開關(guān)管,。當開關(guān)管(漏極和源極之間,或者集電極和發(fā)射極之間)的電壓及電流較大時,,切換開關(guān)管,,由于開關(guān)管狀態(tài)間的切換(由導通到截止,或由截止到導通)需要一定的時間,,這樣就會造成在開關(guān)管狀態(tài)切換的某一段時間內(nèi),,電壓和電流有一個交越區(qū)域,這個交越造成的開關(guān)管損耗(開關(guān)管的切換損耗)隨開關(guān)頻率的提高而急速增加,。
若是感性負載,,在開關(guān)晶體管關(guān)斷時會感應(yīng)出尖峰電壓。開關(guān)頻率越高,,關(guān)斷越快,,該感應(yīng)電壓越高。此電壓加在開關(guān)器件兩端,,容易造成器件擊穿,。若是容性負載,,在開關(guān)晶體管導通瞬間的尖峰電流大。因此,,當開關(guān)晶體管在很高的電壓下接通時,,儲存在開關(guān)晶體管結(jié)電容中的能量將以電流形式全部耗散在該器件內(nèi)。頻率越高,,開通電流尖峰越大,,從而會引起開關(guān)管的過熱損壞。
另外,,在次級高頻整流回路中的二極管,,在由導通變?yōu)榻刂箷r,有一個反向恢復期,,開關(guān)晶體管在此期間內(nèi)接通時,,容易產(chǎn)生很大的沖擊電流。顯然頻率越高,,該沖擊電流也越大,,對開關(guān)晶體管的安全運行造成危害。
zui后,,做硬開關(guān)運用的開關(guān)電源中,,開關(guān)晶體管會產(chǎn)生嚴重的電磁騷擾。隨著頻率的提高和電路中的di/dt和du/dt增大,,所產(chǎn)生的電磁騷擾也在增大,,影響開關(guān)電源本身和周圍電子設(shè)備的正常工作。
上述問題嚴重阻礙了開關(guān)器件(開關(guān)晶體管和高頻整流二極管)工作頻率的提高,。近年來開展的軟開關(guān)技術(shù)研究為克服上述缺陷提供了一條有效的途徑,。和硬開關(guān)工作原理不同,理想的軟關(guān)斷過程是電流先降小到零,,電壓在緩慢上升到斷態(tài)值,,所以關(guān)斷損耗近似為零。由于器件關(guān)斷前電流已經(jīng)下降到零,,便解決了感性關(guān)斷問題,。理想的軟開通過程是電壓先降到零,電流在緩慢上升到通態(tài)值,,所以開通損耗近似為零,,器件結(jié)電容的電壓也為零,解決了容性開通問題,。同時,,開通時,二極管反向恢復過程已經(jīng)結(jié)束,因此二極管反向恢復問題不存在,。
軟開關(guān)技術(shù)還有助于電磁騷擾水平的降低,,其原因是開關(guān)晶體管在零電壓的情況下導通和在零電流的情況下關(guān)斷,同時快恢復二極管也是軟關(guān)斷的,,這可以明顯減小功率器件的di/dt和du/dt,,從而可以減小電磁干擾的電平。
一般來說軟開關(guān)的效率較高(因為沒有切換損);操作頻率較高,,PFC或變壓器體積可以減少,,所以開關(guān)電源的體積可以做到更小。但成本也相對較高,,設(shè)計較復雜,。
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