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软开关是电器回路中用于连通和切断负载的一种方式和装置,这种方式系指负载的切断和接通不是瞬间突然地完成,而是逐渐地由小到大完成接通过程,逐渐地由大到小完成切断过程。现实中的软开关可见于照明回路,对于一盏灯开启时由不亮到微亮再到全亮逐渐地缓慢地完成,关闭过程则相反。软开关的引入可以避免灯光突然变化给人眼造成的刺激,特别在全黑暗的情况下更为重要。现实中软开关的实现方式有:对于白炽灯等电阻性负载常常使用可控硅调节导通角的方式来实现当开启灯光时导通角由0到180度渐变,当灯光关闭时导通角则反过来由180度渐变,这样便实现了软开关的开启和关闭。对于荧光灯类负载则通过调节占空比的方式来实现。
主要开关过程为软开关的电路称为软开关电路。
根据软开关技术发展的历程,分为以下三类:准谐振电路,零开关PWM电路,零转换PWM电路。 2100433B
软开关(Soft-Switching)是相对硬开关(Hard-Switching)而言的。
通过在开关过程前后引入谐振,使开关开通前电压先降到零,关断前电流先降到零,就可以消除开关过程中电压、电流的重叠,降低它们的变化率,从而大大减小甚至消除开关损耗。同时的,谐振过程限制了开关过程中电压和电流的变化率,这使得开关噪声也显著减小。这样的电路被称为软开关电路,而这样的开关过程也被称为软开关(Soft-Switching)。
理想的软关断过程是电流先降到零,电压再缓慢上升到断态值,所以关断损耗近似为零。由于器件关断前电流已下降到零,解决了感性关断问题。理想的软开通过程是电压先降到零,电流再缓慢上升到通态值,所以开通损耗近似为零,器件结电容的电压亦为零,解决了容性开通问题。同时,开通时,二极管反向恢复过程已经结束,因此二极管反向恢复问题不存在。
软开关技术是使功率变换器得以高频化的重要技术之一, 它应用谐振的原理, 使开关器件中的电流(或电压) 按正弦或准正弦规律变化。当...
随着电子技术的高速发展,电子系统的应用领域越来越广泛,电子设备的种类也越来越多,电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源,它们对电源的要求也越来越高。特别是随着小型电子...
硬开关: 1.开关损耗大。开通时,开关器件的电流上升和电压下降同时进行;关断时,电压上升和电流下降同时进行。电压、电流波形的交叠产生了开关损耗,该损耗随开关频率的提高而急速增加。 2.感性关断电尖峰大...
零电压开通
◆开关开通前其两端电压为零,则开通时不会产生损耗和噪声。
■零电流关断
◆开关关断前其电流为零,则关断时不会产生损耗和噪声。
■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。
■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。
在很多情况下,不再指出开通或关断,仅称零电压开关和零电流开关。
简单的利用并联电容实现零电压关断和利用串联电感实现零电流开通一般会给电路造成总损耗增加、关断过电压增大等负面影响,因此是得不偿失的.
有源箱位软开关
有源箱位软开关 摘要 :从工程实际的角度介绍了 DC/DC技术的现状及发展,给出当今国际顶级 DC/DC产品的实用技 术、专利技术及普遍采用的特有技术。指出了半导体技术进步给 DC/DC技术带来的巨大变化。并指 出了 DC/DC的数字化方向。 关键词:有源箱位软开关 同步整流 级联拓朴 MCU控制 高效率高功率密度 DC/DC 分布式电源系统应用的普及推广以及电池供电移动式电子设备的飞速发展,其电源系统需用的 DC/DC电源模块越来越多。对其性能要求越来越高。除去常规电性能指标以外,对其体积要求越来 越小,也就是对其功率密度的要求越来越高,对转换效率要求也越来越高,也即发热越来越少。这 样其平均无故障工作时间才越来越长,可靠性越来越好。因此如何开发设计出更高功率密度、更高 转换效率、更低成本更高性能的 DC/DC转换器始终是近二十年来电力电子技术工程师追求的目标。 例如:二十年前
有限双极性软开关工作原理
有限双极性全桥软开关工作原理 一,有限双极性全桥软开关主电路拓扑结构说明: 图一,有限双极性全桥软开关主电路拓扑结构 图一中,由两个桥臂构成一个全桥逆变电路, Q1和 Q3组成超前桥臂; Q2和 Q4组成滞后桥 臂,其中 C1﹑C3为超前桥臂并联电容和寄生并联电容, C2﹑C4为滞后桥臂寄生并联电容,我们 设定 C1=C3≥C2=C4,其中 D1﹑D2﹑D3﹑D4分别为四只开关管 IGBT(或 MOSFET)Q1﹑Q2﹑Q3﹑Q4 的并联(或寄生)二极管,T1﹑CB和 Ls 分别为主变压器﹑隔直电容和可饱和电感 (又称磁性开关), Lx 主变漏感和分布电感等的等效电感, L0为输出电感, D5和 D6为二次侧整流二极管。 为达到有限双极性的全桥软开关的目的,四只开关管的开关时序如图二: 图二:开关管时序 超前臂开关管 Q1﹑Q3 PWM控制开通关断;滞后臂开关管 Q2﹑Q4固定脉冲宽度相位
软开关技术的主要思想是通过在回路中加入缓冲电感、电容,通过电感、电容的谐振作用,使功率开关器件两端电压或者电流为零。当功率开关器件在零电流条件下动作时,称为零电流软开关(ZCS);在零电压条件下动作,称为零电压软开关(ZVS)。由于开关器件在零电流或零电压条件下完成开关动作不存在电流与电压的积分,所以可以近似认为其开关损耗为零。图1表示的为软硬开关模式下的电压电流轨迹图。图中轨迹A、B和C、D分别表示硬开关关断、开通和软开关开通、关断的轨迹,虚线部分则为开关管的安全工作区,阴影部分表示开关损耗。
从图中可以看出:
(1)功率开关管器件工作在软开关条件下超出安全工作区的可能性大为减小,使得开关管的工作环境大为改善,系统的安全性可靠性大为提高。
(2)由于开关管的功率损耗P为开关管关断过程中的电压与电流的积分。从图中明显的可以看出软开关条件下的开关损耗要远小于硬开关条件下的开关损耗。
(3)巧于在实际电路设计中不能达到理想情况下,会在主回路中产生各种寄生电感电容,又由于功率开关管器件动作速度极快,这就导致这些寄生参数在开关管上产生过电压或过电流的尖峰。而软开关由于可以将开关管电压或者电流钳位到0,这样可有效地减小开关应力,降低du/dt、di/dt,并且使得电磁干扰(EMI)得到有效的抑制。由于软开关具有上述优点使其在PWM逆变器高频化过程中得到很高的关注,也使得各国学者争相研究各种软开关拓扑结构。
本书对软开关功率变换技术进行了较全面详细的讨论,阐述了软开关功率变换器发展过程中各阶段典型电路拓扑的工作原理,并对其工作过程作了详细的理论分析和讨论。本书内容包括:准谐振、多谐振DC-DC变换电路;准谐振PWM DC-DC变换电路;零转换PWM DC-DC变换电路;软开关正激与反激式DC-DC变换电路,软开关全桥DC-DC变换电路;各种直流环节谐振型逆变电路;各种极谐振型逆变电路等。本书对软开关功
本项目主要对软开关功率变换拓扑和功率因数校正两个方面进行研究。基于网络解耦和时间平均理论,推导出一种针对软开关拓扑的分析方法,可以对谐振软开关变换器作快速、有效的分析。在功率因数校正技术方面,提出了解耦的双环模型,还提出了用于功率因数校正的滑模控制方法,并在新拓扑研究中取得了很好的结果。在软开关功率变换拓扑优化和应用方面,提出在全桥相移中加入饱和电感技术,进一步软化开关器件的开关过程,减小开关损耗和开关应力。在项目研究过程中,主研人员在国内外学术刊物和国际会议上发表高质量学术论文8篇。在理论分析的基础上,研制了新型高功率因数软开关全桥相移开关电源样机,样机实验验证了理论分析的结果。 2100433B