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软开关定义及分类

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  • 发布时间:2017/4/9 22:27:54
  • 作者:hb_yinhe

  凡用控制的方法使电子开关在其两端的电压为零时导通电流,或使流过电子开关的电流为零时关断,则此开关称为软开关。它能克服传统的硬开关的开关损耗,理想的软开关的开关损耗为零,从而可提高功率变换器的传输效率。

软开关概述

  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,电压再缓慢上升软开关技术大体上分为零电压开关和零电流开关, 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。

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。

01零电压开关

  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。

02零电流开关

  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。
  ②零电流开通:与开关串联的电感能延缓开关开通后电流上升的速率,降低了开通损耗。

03准谐振电路

  准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波,因此称之为准谐振。是最早出现的软开关电路。其电压峰值很高,要求器件耐压必须提高;谐振电流有效值很大,电路中存在大量无功功率的交换,电路导通损耗加大;谐振周期随输入电压、负载变化而改变,因此电路只能采用脉冲频率调制方式来控制。准谐振电路可分类为零电压开关准谐振电路、零电流开关准谐振电路、电压开关多谐振电路、用于逆变器的谐振直流环节电路。

04零开关PWM电路

  引入了辅助开关来控制谐振的开始时刻,使谐振仅发生于开关过程前后。其电路在很宽的输入电压范围内和从零负载到满载都能工作在软开关状态;电路中无功功率的交换被削减到最小,这使得电路效率有了进一步提高。零开关PWM电路可分类为零电压开关PWM电路、零电流开关PWM电路。

05零转换PWM电路

  采用辅助开关控制谐振的开始时刻,但谐振电路是与主开关并联的。其特点为电路在很宽的输入电压范围内和从零负载到满载都能工作在软开关状态;电路中无功功率的交换被削减到最小,这使得电路效率有了进一步提高。零转换PWM电路可分为零电压转换PWM电路、零电流转换PWM电路。