开关电源就是采用半导体器件去作为开关元件,通过周期性的开关,控制开元件来调整输出电压。开关电源的构成框图如图1所示,它由输入电路、变换电路、输出电路和控制电路等组成。功率变换是其核心部分,主要由开关电路和变压器组成。为了满足高功率密度的要求,变换器需要工作在高频状态,开关晶体管要采用开关速度高、导通和关断时间短的晶体臂,最典型的功率开关晶体管有功率晶体管(CTR)、功率场效应管((MOSFET)和绝缘型双极型晶体管(IGBT)等3种。控制方式分为脉宽调制、脉频调制、脉宽和频率混合调制等3种,其中最常用的是脉宽调制(PWM)方式。
从60年代开始得到发展和应用的 DC一DC PWM 功率变换技术是一种硬开关技术。为了使开关电源在高频状态下也能高效率地运行,国内外电力电子界和电源技术界自70年代以来,不断研究开发高频软开关技术。软开关和硬开关波形比较如图2所示。
从图可以看出,软开关的特点是功率器件在零电压条件下导通(或关断),在零电流条件下关断(或导通)。与硬开关相比,软开关的功率器件在零电压、零电流条件下工作,功率器件开关损耗小。与此同时,du/dt和di/dt大为下降,所以它能消除相应的电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI) ,提高了变换器的可靠性。同时,为了减小变换器的体积和重量,必须实现高频化。要提高开关频率,同时提高变换器的变换效率,就必须减小开关损耗。减小开关损耗的途径就是实现开关管的软开关,因此软开关技术软开关技术已经成为是开关变换技术的一个重要的研究方向。本文对软开关和硬开关的工作特性进行比较,并对软开关技术进行了详细阐述。
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