開關電源中軟開關應用

　　工控摘要：開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由脈沖寬度調制（PWM）控制IC和MOSFET構成。隨著電力電子技術的發展和創新，使得開關電源技術也在不斷地創新。
　　
　　目前，開關電源以小型、輕量和率的特點被廣泛應用幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產業飛速發展*的一種電源方式。
　　
　　開關電源中的硬開關和軟開關是針對開關晶體管而言的。硬開關是不管開關管上的電壓或電流，強行接通或關斷開關管。當開關管(漏極和源極之間，或者集電極和發射極之間)的電壓及電流較大時，切換開關管，由于開關管狀態間的切換(由導通到截止，或由截止到導通)需要一定的時間，這樣就會造成在開關管狀態切換的某一段時間內，電壓和電流有一個交越區域，這個交越造成的開關管損耗(開關管的切換損耗)隨開關頻率的提高而急速增加。
　　
　　若是感性負載，在開關晶體管關斷時會感應出尖峰電壓。開關頻率越高，關斷越快，該感應電壓越高。此電壓加在開關器件兩端，容易造成器件擊穿。
　　
　　若是容性負載，在開關晶體管導通瞬間的尖峰電流大。因此，當開關晶體管在很高的電壓下接通時，儲存在開關晶體管結電容中的能量將以電流形式全部耗散在該器件內。頻率越高，開通電流尖峰越大，從而會引起開關管的過熱損壞。
　　
　　另外，在次級高頻整流回路中的二極管，在由導通變為截止時，有一個反向恢復期，開關晶體管在此期間內接通時，容易產生很大的沖擊電流。顯然頻率越高，該沖擊電流也越大，對開關晶體管的安全運行造成危害。
　　
　　zui后，做硬開關運用的開關電源中，開關晶體管會產生嚴重的電磁騷擾。隨著頻率的提高和電路中的di/dt和du/dt增大，所產生的電磁騷擾也在增大，影響開關電源本身和周圍電子設備的正常工作。
　　
　　上述問題嚴重阻礙了開關器件(開關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技術研究為克服上述缺陷提供了一條有效的途徑。和硬開關工作原理不同，理想的軟關斷過程是電流先降小到零，電壓在緩慢上升到斷態值，所以關斷損耗近似為零。由于器件關斷前電流已經下降到零，便解決了感性關斷問題。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值，所以開通損耗近似為零，器件結電容的電壓也為零，解決了容性開通問題。同時，開通時，二極管反向恢復過程已經結束，因此二極管反向恢復問題不存在。
　　
　　軟開關技術還有助于電磁騷擾水平的降低，其原因是開關晶體管在零電壓的情況下導通和在零電流的情況下關斷，同時快恢復二極管也是軟關斷的，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，所以開關電源的體積可以做到更小。但成本也相對較高，設計較復雜。