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開關(guān)電源便是選用功率半導體器件作為開關(guān)元件，經(jīng)過周期性通斷開關(guān)，控制開元件的占空比來調(diào)整輸出電壓。開關(guān)電源的構(gòu)成框圖如圖1所示，它由輸入電路、改換電路、輸出電路和控制電路等組成。功率改換是其間心部分，主要由開關(guān)電路和變壓器組成。為了滿足高功率密度的要求，改換器需要作業(yè)在高頻狀況，開關(guān)晶體管要選用開關(guān)速度高、導通和關(guān)斷時間短的晶體臂，最典型的功率開關(guān)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?？刂品椒ǚ譃槊}寬調(diào)制、脈頻調(diào)制、脈寬和頻率混合調(diào)制等3種，其間最常用的是脈寬調(diào)制（PWM）方法。
從60年代開端得到開展和應用的 DC一DC PWM 功率改換技能是一種硬開關(guān)技能。為了使開關(guān)電源在高頻狀態(tài)下也能高效率地運轉(zhuǎn)，國內(nèi)外電力電子界和電源技能界自70年代以來，不斷研討開展高頻軟開關(guān)。軟開關(guān)和硬開關(guān)波形比較如圖2所示。
從圖能夠看出，軟開關(guān)的特點是功率器件在零電壓條件下導通（或關(guān)斷)，在零電流條件下關(guān)斷（或?qū)ǎ?。與硬開關(guān)比較，軟開關(guān)的功率器件在零電壓、零電流條件下作業(yè)，功率器件開關(guān)損耗小。與此一同，du/dt和di/dt大為下降，所以它能消除相應的電磁煩擾（EMI）和射頻煩擾（RFI) ,前進了改換器的可靠性。一同，為了減小改換器的體積和重量，有必要完結(jié)高頻化。要前進開關(guān)頻率，一同前進改換器的改換功率，就有必要減小開關(guān)損耗。減小開關(guān)損耗的途徑便是完結(jié)開關(guān)管的軟開關(guān)，因此軟開關(guān)技能軟開關(guān)技能已經(jīng)成為是開關(guān)改換技能的一個重要的研究方向。本文對軟開關(guān)和硬開關(guān)的作業(yè)特性進行比較，并對軟開關(guān)技能進行了詳細論述。
硬開關(guān)的作業(yè)特性
圖3是開關(guān)管開關(guān)時的電壓和電流波形。開關(guān)管不是志向器件，因此在開關(guān)管開關(guān)作業(yè)時，要產(chǎn)生注冊損耗和關(guān)斷損耗，統(tǒng)稱為開關(guān)損耗(SwitchingLoss)。開關(guān)頻率越高，總的開關(guān)損耗越大，改換器的功率就越低。開關(guān)損耗的存在約束了改換器開關(guān)頻率的前進，然后約束了改換器的小型化和輕量化。
傳統(tǒng)PWM改換器中的開關(guān)器件作業(yè)在硬開關(guān)狀況，硬開關(guān)作業(yè)的四大缺陷阻礙了開關(guān)器件作業(yè)頻率的前進,它存在如下問題:
(a)注冊和關(guān)斷損耗大:在注冊時，開關(guān)器件的電流上升和電壓下降一同進行:關(guān)斷時，電壓上升和電流下降一同進行。電壓、電流波形的交疊致使器件的注冊損耗和關(guān)斷損耗隨開關(guān)頻率的前進而添加。
(b）理性關(guān)斷問題:電路中難免存在理性元件（引線電感、變壓器漏感等寄生電感或?qū)嶓w電感)、當開關(guān)器件關(guān)斷時，由于經(jīng)過該理性元件的di / dt很大，和 dv / dt，然后產(chǎn)生大的電磁千擾（Electromagnetic Interference,EMI）,并且產(chǎn)生的尖峰電壓加在開關(guān)器件兩頭，易形成電壓擊穿。
(c）容性注冊問題:當開關(guān)器件在很高的電壓下注冊時，儲藏在開關(guān)器件結(jié)電容中的能量將全部耗散在該開關(guān)器件內(nèi)，引起開關(guān)器件過熱損壞。
(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(guān)器件，簡單形成直流電源瞬間短路，產(chǎn)生很大的沖擊電流，輕則引起該開關(guān)器件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(guān)管作業(yè)在硬開關(guān)條件下的開關(guān)的開關(guān)軌跡，圖中虛線為雙極性晶體管的安全作業(yè)區(qū)(Safetyoperation area，SOA)，假如不改善開關(guān)管的開關(guān)條件，其開關(guān)軌跡很可能會超出安全作業(yè)區(qū)，導致開關(guān)管的損壞。
軟開關(guān)技能的特性和完成戰(zhàn)略
早年面的分析可以知道，開關(guān)損耗包含注冊損耗和關(guān)斷損耗。利用軟開關(guān)技能可以減小改換器的注冊損耗和關(guān)斷。軟開關(guān)的注冊和關(guān)斷波形如圖5所示。
