開關電源就是選用功率半導體器件作為開關元件，通過周期性通斷開關，操控開元件的占空比來調(diào)整輸出電壓。開關電源的構(gòu)成框圖如圖1所示，它由輸入電路、變換電路、輸出電路和操控電路等組成。功率變換是其中心部分，主要由開關電路和變壓器組成。為了滿意高功率密度的要求，變換器需要工作在高頻狀況，開關晶體管要選用開關速度高、導通和關斷時間短的晶體臂，最典型的功率開關晶體管有功率晶體管（CTR）、功率場效應管（(MOSFET）和絕緣型雙極型晶體管（IGBT）等3種。操控方法分為脈寬調(diào)制、脈頻調(diào)制、脈寬和頻率混合調(diào)制等3種，其中最常用的是脈寬調(diào)制（PWM）方法。
從60時代開始得到發(fā)展和應用的 DC一DC PWM 功率變換技能是一種硬開關技能。為了使開關電源在高頻狀態(tài)下也能高效率地運行，國內(nèi)外電力電子界和電源技能界自70時代以來，不斷研討發(fā)展高頻軟開關。軟開關和硬開關波形比較如圖2所示。
從圖能夠看出，軟開關的特點是功率器材在零電壓條件下導通（或關斷)，在零電流條件下關斷（或?qū)ǎＥc硬開關相比，軟開關的功率器材在零電壓、零電流條件下工作，功率器材開關損耗小。與此同時，du/dt和di/dt大為下降，所以它能消除相應的電磁攪擾（EMI）和射頻攪擾（RFI) ,進步了變換器的可靠性。同時，為了減小變換器的體積和分量，有必要完成高頻化。要進步開關頻率，同時進步變換器的變換功率，就有必要減小開關損耗。減小開關損耗的途徑就是完成開關管的軟開關，因此軟開關技能軟開關技能已經(jīng)成為是開關變換技能的一個重要的研究方向。本文對軟開關和硬開關的工作特性進行比較，并對軟開關技能進行了具體論述。
硬開關的工作特性
圖3是開關管開關時的電壓和電流波形。開關管不是抱負器材，因此在開關管開關工作時，要產(chǎn)生注冊損耗和關斷損耗，統(tǒng)稱為開關損耗(SwitchingLoss)。開關頻率越高，總的開關損耗越大，變換器的功率就越低。開關損耗的存在約束了變換器開關頻率的進步，從而約束了變換器的小型化和輕量化。
傳統(tǒng)PWM變換器中的開關器材作業(yè)在硬開關狀況，硬開關作業(yè)的四大缺陷妨礙了開關器材作業(yè)頻率的進步,它存在如下問題:
(a)注冊和關斷損耗大:在注冊時，開關器材的電流上升和電壓下降一起進行:關斷時，電壓上升和電流下降一起進行。電壓、電流波形的交疊致使器材的注冊損耗和關斷損耗隨開關頻率的進步而添加。
(b）理性關斷問題:電路中不免存在理性元件（引線電感、變壓器漏感等寄生電感或?qū)嶓w電感)、當開關器材關斷時，因為通過該理性元件的di / dt很大，和 dv / dt，從而發(fā)生大的電磁千擾（Electromagnetic Interference,EMI）,并且發(fā)生的尖峰電壓加在開關器材兩頭，易造成電壓擊穿。
(c）容性注冊問題:當開關器材在很高的電壓下注冊時，儲藏在開關器材結(jié)電容中的能量將悉數(shù)耗散在該開關器材內(nèi)，引起開關器材過熱損壞。
(d）二極管反向恢復問題:二極管由導通變?yōu)榻刂箷r存在著反向恢復期，在此期間內(nèi)，二極管仍處于導通狀況，若當即注冊與其串聯(lián)的開關器材，簡單造成直流電源瞬間短路，發(fā)生很大的沖擊電流，輕則引起該開關器材和二極管耗急劇添加，重則致其損壞。圖4給出了接理性負載時，開關管作業(yè)在硬開關條件下的開關的開關軌道，圖中虛線為雙極性晶體管的安全作業(yè)區(qū)(Safetyoperation area，SOA)，如果不改進開關管的開關條件，其開關軌道很可能會超出安全作業(yè)區(qū)，導致開關管的損壞。
軟開關技術的特性和實現(xiàn)策略
從前面的分析可以知道，開關損耗包括開通損耗和關斷損耗。利用軟開關技術可以減小變換器的開通損耗和關斷。軟開關的開通和關斷波形如圖5所示。
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