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標(biāo)簽 > 軟開關(guān)
軟開關(guān)是使用軟開關(guān)技術(shù)的開關(guān)過程。理想的軟開關(guān)過程是電流或電壓先降到零，電壓或電流再緩慢上升到斷態(tài)值，所以開關(guān)損耗近似為零。軟開關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)功率變換器件的高頻化。
軟開關(guān)是使用軟開關(guān)技術(shù)的開關(guān)過程。理想的軟開關(guān)過程是電流或電壓先降到零，電壓或電流再緩慢上升到斷態(tài)值，所以開關(guān)損耗近似為零。軟開關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)功率變換器件的高頻化。軟開關(guān)電路中增加了諧振電感Lr和諧振電容Cr，與濾波電感L、電容C相比，Lr和Cr的值小得多，同時(shí)開關(guān)增加了反并聯(lián)二極管，而硬開關(guān)電路中不需要這個(gè)二極管。降壓型零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路中，在開關(guān)過程前后引入諧振，使開關(guān)開通前電壓先降到零，關(guān)斷前電流先降到零，消除了開關(guān)過程中電壓、電流的重疊，從而大大減小甚至消除開關(guān)損耗，同時(shí)，諧振過程限值了開關(guān)過程中電壓和電流的變化率，使開關(guān)噪聲減小。
軟開關(guān)是使用軟開關(guān)技術(shù)的開關(guān)過程。理想的軟開關(guān)過程是電流或電壓先降到零，電壓或電流再緩慢上升到斷態(tài)值，所以開關(guān)損耗近似為零。軟開關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)功率變換器件的高頻化。軟開關(guān)電路中增加了諧振電感Lr和諧振電容Cr，與濾波電感L、電容C相比，Lr和Cr的值小得多，同時(shí)開關(guān)增加了反并聯(lián)二極管，而硬開關(guān)電路中不需要這個(gè)二極管。降壓型零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路中，在開關(guān)過程前后引入諧振，使開關(guān)開通前電壓先降到零，關(guān)斷前電流先降到零，消除了開關(guān)過程中電壓、電流的重疊，從而大大減小甚至消除開關(guān)損耗，同時(shí)，諧振過程限值了開關(guān)過程中電壓和電流的變化率，使開關(guān)噪聲減小。
軟開關(guān)（Soft-Switching）是相對(duì)硬開關(guān)（Hard-Switching）而言的。通過在開關(guān)過程前后引入諧振，使開關(guān)開通前電壓先降到零，關(guān)斷前電流先降到零，就可以消除開關(guān)過程中電壓、電流的重疊，降低它們的變化率，從而大大減小甚至消除開關(guān)損耗。同時(shí)的，諧振過程限制了開關(guān)過程中電壓和電流的變化率，這使得開關(guān)噪聲也顯著減小。這樣的電路被稱為軟開關(guān)電路，而這樣的開關(guān)過程也被稱為軟開關(guān)（Soft-Switching）。［1］ 理想的軟關(guān)斷過程是電流先降到零，電壓再緩慢上升到斷態(tài)值，所以關(guān)斷損耗近似為零。由于器件關(guān)斷前電流已下降到零，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，電流再緩慢上升到通態(tài)值，所以開通損耗近似為零，器件結(jié)電容的電壓亦為零，解決了容性開通問題。同時(shí)，開通時(shí)，二極管反向恢復(fù)過程已經(jīng)結(jié)束，因此二極管反向恢復(fù)問題不存在。［2］
實(shí)現(xiàn)方式
軟開關(guān)是電器回路中用于連通和切斷負(fù)載的一種方式和裝置，這種方式系指負(fù)載的切斷和接通不是瞬間突然地完成，而是逐漸地由小到大完成接通過程，逐漸地由大到小完成切斷過程?，F(xiàn)實(shí)中的軟開關(guān)可見于照明回路，對(duì)于一盞燈開啟時(shí)由不亮到微亮再到全亮逐漸地緩慢地完成，關(guān)閉過程則相反。軟開關(guān)的引入可以避免燈光突然變化給人眼造成的刺激，特別在全黑暗的情況下更為重要?，F(xiàn)實(shí)中軟開關(guān)的實(shí)現(xiàn)方式有：對(duì)于白熾燈等電阻性負(fù)載常常使用可控硅調(diào)節(jié)導(dǎo)通角的方式來實(shí)現(xiàn)當(dāng)開啟燈光時(shí)導(dǎo)通角由0到180度漸變，當(dāng)燈光關(guān)閉時(shí)導(dǎo)通角則反過來由180度漸變，這樣便實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)的開啟和關(guān)閉。對(duì)于熒光燈類負(fù)載則通過調(diào)節(jié)占空比的方式來實(shí)現(xiàn)。［1］
軟開關(guān)分類
零電壓開通◆開關(guān)開通前其兩端電壓為零，則開通時(shí)不會(huì)產(chǎn)生損耗和噪聲?！隽汶娏麝P(guān)斷◆開關(guān)關(guān)斷前其電流為零，則關(guān)斷時(shí)不會(huì)產(chǎn)生損耗和噪聲。■零電壓關(guān)斷◆與開關(guān)并聯(lián)的電容能延緩開關(guān)關(guān)斷后電壓上升的速率，從而降低關(guān)斷損耗?！隽汶娏鏖_通◆與開關(guān)串聯(lián)的電感能延緩開關(guān)開通后電流上升的速率，降低了開通損耗。在很多情況下，不再指出開通或關(guān)斷，僅稱零電壓開關(guān)和零電流開關(guān)。簡單的利用并聯(lián)電容實(shí)現(xiàn)零電壓關(guān)斷和利用串聯(lián)電感實(shí)現(xiàn)零電流開通一般會(huì)給電路造成總損耗增加、關(guān)斷過電壓增大等負(fù)面影響，因此是得不償失的。
軟開關(guān)電路編輯主要開關(guān)過程為軟開關(guān)的電路稱為軟開關(guān)電路。根據(jù)軟開關(guān)技術(shù)發(fā)展的歷程，分為以下三類：準(zhǔn)諧振電路，零開關(guān)PWM電路，零轉(zhuǎn)換PWM電路。
什么是軟開關(guān)和硬開關(guān)
硬開關(guān)：
1.開關(guān)損耗大。開通時(shí)，開關(guān)器件的電流上升和電壓下降同時(shí)進(jìn)行；關(guān)斷時(shí)，電壓上升和電流下降同時(shí)進(jìn)行。電壓、電流波形的交疊產(chǎn)生了開關(guān)損耗，該損耗隨開關(guān)頻率的提高而急速增加。2.感性關(guān)斷電尖峰大。當(dāng)器件關(guān)斷時(shí)，電路的感性元件感應(yīng)出尖峰電壓，開關(guān)頻率愈高，關(guān)斷愈快，該感應(yīng)電壓愈高。此電壓加在開關(guān)器件兩端，易造成器件擊穿。3.容性開通電流尖峰大。當(dāng)開關(guān)器件在很高的電壓下開通時(shí)，儲(chǔ)存在開關(guān)器件結(jié)電容中的能量將以電流形式全部耗散在該器件內(nèi)。頻率愈高，開通電流尖峰愈大，從而引起器件過熱損壞。另外，二極管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)存在反向恢復(fù)期，開關(guān)管在此期間內(nèi)的開通動(dòng)作，易產(chǎn)生很大的沖擊電流。頻率愈高，該沖擊電流愈大，對(duì)器件的安全運(yùn)行造成危害。4.電磁干擾嚴(yán)重。隨著頻率提高，電路中的di/dt和dv/dt增大，從而導(dǎo)致電磁干擾（EMI）增大，影響整流器和周圍電子設(shè)備的工作。
軟開關(guān)：
上述問題嚴(yán)重阻礙了開關(guān)器件工作頻率的提高。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)工作不同，理想的軟關(guān)斷過程是電流先降到零，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)斷前電流已下降到零，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)電容的電壓亦為零，解決了容性開通問題。同時(shí)，開通時(shí)，二極管反向恢復(fù)過程已經(jīng)結(jié)束，因此二極管方向恢復(fù)問題不存在。
軟開關(guān)的分類
根據(jù)開關(guān)元件開通和關(guān)斷時(shí)電壓電流狀態(tài)，可分為零電壓電路和零電流電路兩大類。根據(jù)軟開關(guān)技術(shù)發(fā)展的歷程可以將軟開關(guān)電路分成準(zhǔn)諧振電路、零開關(guān)PWM電路和零轉(zhuǎn)換PWM電路。
1.零電壓開關(guān)
?、倭汶妷洪_通：開關(guān)開通前其兩端電壓為零開通時(shí)不會(huì)產(chǎn)生損耗和噪聲。
?、诹汶妷宏P(guān)斷：與開關(guān)并聯(lián)的電容能延緩開關(guān)關(guān)斷后電壓上升的速率，從而降低關(guān)斷損耗。
2.零電流開關(guān)
①零電流關(guān)斷：開關(guān)關(guān)斷前其電流為零關(guān)斷時(shí)不會(huì)產(chǎn)生損耗和噪聲。
?、诹汶娏鏖_通：與開關(guān)串聯(lián)的電感能延緩開關(guān)開通后電流上升的速率，降低了開通損耗。
3.準(zhǔn)諧振電路
準(zhǔn)諧振電路中電壓或電流的波形為正弦半波，因此稱之為準(zhǔn)諧振。是最早出現(xiàn)的軟開關(guān)電路。其電壓峰值很高，要求器件耐壓必須提高；諧振電流有效值很大，電路中存在大量無功功率的交換，電路導(dǎo)通損耗加大；諧振周期隨輸入電壓、負(fù)載變化而改變，因此電路只能采用脈沖頻率調(diào)制方式來控制。準(zhǔn)諧振電路可分類為零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路、零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振電路、電壓開關(guān)多諧振電路、用于逆變器的諧振直流環(huán)節(jié)電路。
4.零開關(guān)PWM電路
引入了輔助開關(guān)來控制諧振的開始時(shí)刻，使諧振僅發(fā)生于開關(guān)過程前后。其電路在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)和從零負(fù)載到滿載都能工作在軟開關(guān)狀態(tài)；電路中無功功率的交換被削減到最小，這使得電路效率有了進(jìn)一步提高。零開關(guān)PWM電路可分類為零電壓開關(guān)PWM電路、零電流開關(guān)PWM電路。
5.零轉(zhuǎn)換PWM電路
采用輔助開關(guān)控制諧振的開始時(shí)刻，但諧振電路是與主開關(guān)并聯(lián)的。其特點(diǎn)為電路在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)和從零負(fù)載到滿載都能工作在軟開關(guān)狀態(tài)；電路中無功功率的交換被削減到最小，這使得電路效率有了進(jìn)一步提高。零轉(zhuǎn)換PWM電路可分為零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路、零電流轉(zhuǎn)換PWM電路。
? 在功率轉(zhuǎn)換中，效率和功率密度至關(guān)重要。每一個(gè)造成能量損失的因素都會(huì)產(chǎn)生熱量，并需要通過昂貴且耗能的冷卻系統(tǒng)來去除。軟開關(guān)技術(shù)與碳化硅（SiC）技術(shù)的...
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從頭到尾講述開關(guān)電源軟開關(guān)技術(shù)
現(xiàn)代電力電子裝置的發(fā)展趨勢(shì) 電力電子裝置高頻化 軟開關(guān)技術(shù)
移相全橋拓?fù)渥鳛橐环N在電力電子領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的電路結(jié)構(gòu)，其工作原理和特性對(duì)于深入理解DC-DC變換器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化至關(guān)重要。 一、基本原理 移相全橋拓?fù)涫且?..
目前電力電子設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)都是小型化，同時(shí)對(duì)裝置的效率和電磁兼容性有著很高的要求。 設(shè)備向著高頻化的方向發(fā)展，這樣可以減小濾波器、變壓器等器件的體積和重...
2023-04-11 標(biāo)簽：變壓器開關(guān)電路濾波器 1.5萬 0
什么是軟開關(guān)？為什么選用LLC諧振拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)軟開關(guān)？
本文主要參考楊波博士的論文《Topology Investigation for Front End DC/DC Power Conversion fo...
軟開關(guān)設(shè)計(jì)：典型電路及軟件代碼
軟開關(guān)是相對(duì)于硬開關(guān)而言。硬開關(guān)顧名思義，電源的開斷完全取決于硬件，是物理層上的開合；而軟開關(guān)，則是必須借助于軟件，準(zhǔn)確地說是借助軟件來進(jìn)行關(guān)閉。兩者各有優(yōu)劣。
2018-03-01 標(biāo)簽：軟開關(guān) 1.1萬 0
電源軟開關(guān)技術(shù)及常見軟開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
軟開關(guān)技術(shù)實(shí)際上是利用電容與電感的諧振，使開關(guān)器件中的電流或電壓按正弦或準(zhǔn)正弦規(guī)律變化。當(dāng)電流過零時(shí)，使器件關(guān)斷，當(dāng)電壓過零時(shí)，使器件開通，實(shí)現(xiàn)開關(guān)的近...
2023-08-30 標(biāo)簽：電源轉(zhuǎn)換器開關(guān)電源 8612 0
本文從設(shè)計(jì)手持產(chǎn)品的工作實(shí)踐出發(fā)，討論兩種典型的電池供電電路的設(shè)計(jì)情況。##軟開關(guān)電路的開/關(guān)機(jī)的過程分為兩種情況。
開關(guān)組件是簡單的電子開關(guān)，通常由三個(gè)引腳組成，其中一個(gè)引腳中存在電壓或電流，電流就可以在另外兩個(gè)引腳之間流動(dòng)。為了將器件設(shè)置為導(dǎo)通或阻滯狀態(tài)，從而結(jié)束該...
上世紀(jì)90年代初，由于PFC的控制芯片還未上市，我們?cè)谙嚓P(guān)理論的指導(dǎo)下，于1992年在國內(nèi)率先開發(fā)出由分立元器件組成的控制電路，原理如圖1中虛線框內(nèi)所示。
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【資料】直流開關(guān)電源的軟開關(guān)技術(shù)-阮新波、嚴(yán)仰光 - 學(xué)習(xí)文檔PDF資料下載電子書
標(biāo)簽：開關(guān)電源軟開關(guān) 33250 85
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減少開關(guān)損耗電源設(shè)計(jì)小技巧——軟開關(guān)的選擇與設(shè)計(jì)
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軟開關(guān)技術(shù)的原理及其減少損耗技術(shù)的解析立即下載
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本文介紹了一種大功率低壓大電流開關(guān)電源的設(shè)計(jì)方案，該電源滿載輸出功率為60kW（5000AP12V） ,采用軟開關(guān)移相全橋控制方式，實(shí)現(xiàn)了零電壓軟開關(guān)；...
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2024-02-20 標(biāo)簽：晶閘管電力系統(tǒng)軟開關(guān) 9808 0
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數(shù)字控制全橋軟開關(guān)電源的Saber仿真分析
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軟開關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)12V/5000A大功率電源
本文介紹的電鍍用開關(guān)電源，輸出電壓從0~12V、電流從0~5000A 連續(xù)可調(diào)，滿載輸出功率為60kW.由于采用了ZVT軟開關(guān)等技術(shù)
UnitedSiC第四代技術(shù)提供TO247-4L封裝
UnitedSiC（現(xiàn)名Qorvo）擴(kuò)充了其1200V產(chǎn)品系列，將其突破性的第四代SiC FET技術(shù)推廣到電壓更高的應(yīng)用中。
軟開關(guān)技術(shù)可降低開關(guān)損耗和線路的EMI，提高效率和功率密度，提高開關(guān)頻率從而減小變換器體積和重量。
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2011-07-23 標(biāo)簽：軟開關(guān) 4342 0
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