软开关技术综述

技术分类: 电源技术  | 2007-06-30
来源:中国电源网

       为保持输出电压不随输入电压变化而变化,不随负荷变化而变化(或基本不变),谐振、准谐振和多谐振变换器主要靠调整开关频率,所以是调频系统。调频系统不如PWM开关变换器那样易控,这是因为调频系统是依靠L、C振荡使得电路产生谐振和准谐振的,L、C振荡所产生的正弦波具有较高的电压或电流的有效值,通常会使导电损耗有所增加,功率器件所受的电压与电流的应力都要比相应的硬开关PWM变换电路功率器件承受的压力大,并且该应力随电路的Q值和负载变化而变化。调频系统是依靠改变开关频率来改变变换器的输出,开关频率大范围变化使得滤波器、变压器设计难以优化,干扰难以抑制,而且由于调频来调节输出,负载变化大时,相应的电压和电流调节范围比相应PWM变换电路窄,超前一定范围后,变换电路不能达到零电压或零电流开关条件,不能达到满载或空载。因此为了克服调频系统的缺点和充分发挥PWM的优点,出现了零开关-PWM变换器和零转换-PWM变换器。

  (2)零开关PWM变换器(Zero switching PWM converters):它可分为零电压开关PWM变换器(Zero-voltage-switching PWM converters)和零电流开关PWM变换器(Zero-current-switching PWM converters)。该类变换器是在准谐振变换器的基础上,加上一个辅助开关管,来控制谐振元件的谐振过程,实现恒定频率控制,即实现PWM控制。这样,变换器已有电压过零(或电流过零)控制的软开关特点,又有PWM恒频调宽的特点。这时谐振网络中的电感是与主开关串联的。与准谐振变换器不同的是,谐振元件的谐振工作时间与开关

周期相比很短,一般为开关周期的1/10~1/5。

  (3)零转换PWM变换器(Zero transition converters):零转换-PWM变换器,与零开关-PWM变换器并无本质上的差别,也是软开关与PWM的结合。只不过谐振网络与主电子开关是相并联的。它可分为零电压转换PWM变换器(Zero-voltage-transition PWM converters, ZVT PWM converters)和零电流开关PWM变换器(Zero-current-transition PWM converters, ZVT PWM converters)。这类变换器是软开关技术的又一个飞跃。它的特点是变换器工作在PWM方式下,辅助谐振电路只是在主开关管开关时工作一段时间,实现开关管的软开关,在其他时间则停止工作,这样辅助谐振电路的损耗很小。

  5  结  论

  为使开关电源轻、小、薄,发展趋势是高频化。而高频化使传统的PWM开关功耗加大、效率降低、噪声增加。因此,实现零电压导通、零电流关断的软开关技术将成为开关电源产品未来的主流。国际上开关变换器正向软开关、高频化发展。

  参考文献: 
       [1] “An improved family of zero-voltage-transition PWM converter”, Yan Zhu, Daohong Ding, proceedings of International Power Electronics & Motion Control Conference, 1996, Page(s):317-321
       [2] “Power electronic converter technology” Steigerwald, R.L, Proceedings of the IEEE , Volume: 89 Issue: 6 , June 2001 , Page(s): 890 –897
       [3] 新颖开关稳压电源,叶慧贞,杨兴洲 编著,国防工业出版社。
       [4] 开关电源的原理与设计,张占松,蔡宣三 编著,电子工业出版社。

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