開關(guān)電源之軟開關(guān)技術(shù)在開關(guān)電源中的應(yīng)用闡述

開關(guān)電源中的硬開關(guān)和軟開關(guān)是針對開關(guān)晶體管而言的。硬開關(guān)是不管開關(guān)管上的電壓或電流，強行接通或關(guān)斷開關(guān)管。當(dāng)開關(guān)管(漏極和源極之間，或者集電極和發(fā)射極之間)的電壓及電流較大時，切換開關(guān)管，由于開關(guān)管狀態(tài)間的切換(由導(dǎo)通到截止，或由截止到導(dǎo)通)需要一定的時間，這樣就會造成在開關(guān)管狀態(tài)切換的某一段時間內(nèi)，電壓和電流有一個交越區(qū)域，這個交越造成的開關(guān)管損耗(開關(guān)管的切換損耗)隨開關(guān)頻率的提高而急速增加。

若是感性負(fù)載，在開關(guān)晶體管關(guān)斷時會感應(yīng)出尖峰電壓。開關(guān)頻率越高，關(guān)斷越快，該感應(yīng)電壓越高。此電壓加在開關(guān)器件兩端，容易造成器件擊穿。

若是容性負(fù)載，在開關(guān)晶體管導(dǎo)通瞬間的尖峰電流大。因此，當(dāng)開關(guān)晶體管在很高的電壓下接通時，儲存在開關(guān)晶體管結(jié)電容中的能量將以電流形式全部耗散在該器件內(nèi)。頻率越高，開通電流尖峰越大，從而會引起開關(guān)管的過熱損壞。

另外，在次級高頻整流回路中的二極管，在由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r，有一個反向恢復(fù)期，開關(guān)晶體管在此期間內(nèi)接通時，容易產(chǎn)生很大的沖擊電流。顯然頻率越高，該沖擊電流也越大，對開關(guān)晶體管的安全運行造成危害。

最后，做硬開關(guān)運用的開關(guān)電源中，開關(guān)晶體管會產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁騷擾。隨著頻率的提高和電路中的di/dt和du/dt增大，所產(chǎn)生的電磁騷擾也在增大，影響開關(guān)電源本身和周圍電子設(shè)備的正常工作。

上述問題嚴(yán)重阻礙了開關(guān)器件(開關(guān)晶體管和高頻整流二極管)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)工作原理不同，理想的軟關(guān)斷過程是電流先降小到零，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)斷前電流已經(jīng)下降到零，便解決了感性關(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)電容的電壓也為零，解決了容性開通問題。同時，開通時，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。

軟開關(guān)技術(shù)還有助于電磁騷擾水平的降低，其原因是開關(guān)晶體管在零電壓的情況下導(dǎo)通和在零電流的情況下關(guān)斷，同時快恢復(fù)二極管也是軟關(guān)斷的，這可以明顯減小功率器件的di/dt和du/dt，從而可以減小電磁干擾的電平。

一般來說軟開關(guān)的效率較高(因為沒有切換損);操作頻率較高，PFC或變壓器體積可以減少，所以開關(guān)電源的體積可以做到更小。但成本也相對較高，設(shè)計較復(fù)雜。