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软开关DC-DC变换器为什么这样受欢迎?

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文章出处:2127金沙赌乐场责任编辑:admin人气:-发表时间:2015-07-24 14:30
    在当前的工作和市场应用过程中,全球范围内的DC-DC变换器主要存在有硬开关和软开关两种开关管技术。相比较传统的硬开关模式,软开关不仅可以降低损耗,还可以有效的避免电磁干扰问题,因此软开关在2010年之后开始逐渐成为业内主流方向。本文将会就DC-DC软开关技术展开简要叙述,帮助工程师更全面的了解该种技术的实践原理。
 
   相信很多使用过硬开关DC-DC转换器的工程师都比较清楚的一点是,在传统的PWM DC-DC变换器中,功率元件MOSFET管主要是被当做开关管使用,借由开关管的开关方式传送能量。然而在运行的过程中,当开关频率不断提高,虽然输出LC滤波元件体积可大幅缩小达到降低成本与小型化的目的,却因单位时间内的功率元件开关次数相对增加,开通及关断所带来的开关损耗及电磁干扰,而减少开关损耗的途径就是实现开关管的软开关,因此软开关技术应运而生。
 
   在不断研发革新的过程中,目前全球常见的DC-DC软开关控制技术目前主要分为零电压开通和零点流关断两种。软开关过程轨迹图和软开关过程中的电压电流波形。
 
   我们可以比较清楚的看出,当DC-DC转换器在使用了软开关的控制方式后,当开关开通前电压先降到零,而在关断前则电流先降到零。这样的方案设置可以有效的消除开关过程中电压、电流的重叠区域,从而大大减小甚至消除了开关损耗。
 
   为了能够更好的比对硬开关、软开关两种控制方式的优缺点,我们可以测量两种DC-DC开关管的开关轨迹,并进行对比。开关管分别工作在硬开关、软开关条件下的开关轨迹。在图3中可以看到接感性负载时,开关管工作在硬开关条件下的开关轨迹,图中虚线部分为开关管的安全工作区。我们可以比较清晰的看到,如果不改善开关管的工作条件,其开关轨迹很可能会超出安全工作区,导致开关管的损坏。而相比于硬开关,软开关下的开关管工作条件很好,不会超出安全工作区。
 
    通过这两种控制方法的对比,相信各位工程师也能够看到软开关具有明显的优势,这种技术可以有效的解决硬开关PWM DC-DC变换器的开关损耗,同时还可以实现零电压容性开通和零电压感性关断、电磁干扰等问题。由此可见,软开关的控制方法将会成为未来DC-DC新产品研发的主要方向。
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