软开关的概念

第7章软开关技术引言7.1软开关的基本概念7.2 软开关电路的分类7.3典型的软开关电路本章小结第7章软开关技术•引言现代电力电子装置的发展趋势小型化、轻量化、对效率和电磁兼容性也有更高的要求。

电力电子装置高频化滤波器、变压器体积和重量减小，电力电子装置小型化、轻量化。

开关损耗增加，电磁干扰增大。

软开关技术降低开关损耗和开关噪声。

进一步提高开关频率。

7.1 软开关的基本概念7.1.1硬开关和软开关7.1.2零电压开关和零电流开关硬开关：开关过程中电压和电流均不为零，出现了重叠。

电压、电流变化很快，波形出现明显得过冲，导致开关噪声。

ta ）硬开关的开通过程b ）硬开关的关断过程图7－1 硬开关的开关过程u i P 0ui t uuii P 00软开关：在原电路中增加了小电感、电容等谐振元件，在开关过程前后引入谐振，消除电压、电流的重叠。

降低开关损耗和开关噪声。

u i P 0ui t tu iuit ta ）软开关的开通过程b ）软开关的关断过程图7－2 软开关的开关过程7.1.2 零电压开关和零电流开关零电压开通开关开通前其两端电压为零——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——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。

当不指出是开通或是关断，仅称零电压开关和零电流开关。

靠电路中的谐振来实现。

根据开关元件开通和关断时电压电流状态，分为零电压电路和零电流电路两大类。

根据软开关技术发展的历程可以将软开关电路分成准谐振电路、零开关PWM电路和零转换PWM电路。

每一种软开关电路都可以用于降压型、升压型等不同电路，可以从基本开关单元导出具体电路。

图7－3基本开关单元的概念a ）基本开关单元b ）降压斩波器中的基本开关单元c ）升压斩波器中的基本开关单元d ）升降压斩波器中的基本开关单元分别介绍三类软开关电路1）准谐振电路准谐振电路－准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波，因此称之为准谐振。

软开关的基本概念软开关的基本概念软开关是一种电子器件，它可以用来控制电路的开关。

与传统的机械式开关不同，软开关使用半导体材料作为其主要材料，并利用电场效应来控制电路的通断。

软开关具有许多优点，如可靠性高、功耗低、体积小等，因此被广泛应用于各种领域中。

一、软开关的基本原理1.1 半导体材料软开关主要由半导体材料制成。

半导体材料是指在温度较低时具有半导体性质的材料。

它们具有介于导体和绝缘体之间的电学特性，即在一定条件下既可以传导电流，又可以阻止电流的流动。

1.2 电场效应软开关利用了电场效应来控制电路的通断。

当一个外加电压施加到半导体上时，会在其内部形成一个强烈的电场。

这个电场会影响到半导体中自由载流子（即带负或正电荷的粒子）的运动状态，从而改变其导电性质。

1.3 MOSFET结构MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种常用的软开关结构。

它由金属栅、氧化物和半导体材料组成。

当一个正电压施加到金属栅上时，会在氧化物和半导体之间形成一个电场，从而改变半导体中自由载流子的运动状态，控制电路的通断。

二、软开关的优点2.1 可靠性高软开关使用半导体材料作为其主要材料，没有机械部件，因此具有较高的可靠性。

与传统的机械式开关相比，软开关不容易出现接触不良等问题。

2.2 功耗低软开关具有低功耗的特点。

由于其内部没有机械部件，因此摩擦损耗、惯性负荷等都很小。

此外，在控制电路通断时也只需要很小的电流即可实现。

2.3 体积小软开关具有较小的体积和重量。

这使得它们在集成电路中得到广泛应用，并且可以大大节省空间。

三、软开关的应用领域3.1 电力系统在电力系统中，软开关被广泛应用于电力变压器、断路器、接触器等设备中。

它们可以提高系统的可靠性和效率，并且可以减少能源浪费。

3.2 电动汽车软开关在电动汽车中也得到了广泛应用。

它们可以控制电机的转速和方向，并且可以实现快速切换，提高车辆的性能和安全性。

3.3 通信设备软开关在通信设备中也是必不可少的组成部分。

软开关的基本概念
软开关是一种电力电子器件，它能够根据控制信号断开或接通电路，从而实现电力系统的控制和保护。

与传统机械开关相比，软开关具有体积小、能耗低、寿命长、可靠性高和控制精度高等优点，因此被广泛应用于现代电力系统中。

软开关的基本结构包括一个功率半导体器件和一个控制电路。

其中功率半导体器件可以是晶闸管、二极管、MOSFET、IGBT等，用于负责电路上的开关操作。

而控制电路则负责产生指令信号，控制功率半导体器件的开关状态，从而实现电路的控制和保护。

软开关的最大特点是其控制方式。

它利用高频开关技术，将电路开关的操作频率提高到几千赫兹，从而实现电流的快速切换和控制。

与此同时，软开关还可以实现电流的平滑转移，降低电路中的电压和电流波动，从而提高了能量利用率和电路的稳定性。

软开关的应用范围非常广泛，包括但不限于变频器、UPS、电力电子变压器、电机驱动等。

其中，变频器是软开关应用最为广泛的领域之一。

在变频器中，软开关用于实现电机的调速控制，从而提高电机
的效率和运行质量。

此外，软开关还可以用于UPS中的输出电路控制，保证UPS的稳定输出电压和电流。

总之，软开关是一种电力电子新型器件，具有体积小、能耗低、
寿命长、可靠性高等优点，被广泛应用于现代电力系统中。

随着科技
的不断发展和进步，软开关技术也会越来越成熟和完善，为电力系统
的控制和保护提供更加先进的技术手段。

什么是软开关?软开关的分类凡用控制的方法使电子开关在其两端的电压为零时导通电流,或使流过电子开关的电流为零时关断,则此开关称为软开关。

它能克服传统的硬开关的开关损耗,理想的软开关的开关损耗为零,从而可提高功率变换器的传输效率。

一、软开关概述硬开关是在控制电路的开通和关断过程中，电压和电流的变化剧烈，产生较大的开关损耗和噪声，开关损耗随着开关频率的提高而增加，使电路效率下降；开关噪声给电路带来严重的电磁干扰，影响周边电子设备的工作。

软开关是在硬开关电路的根底上，增加了小电感、电容等谐振器件，构成辅助换流网络，在开关过程前后引入谐振过程，开关在其两端的电压为零时导通；或使流过开关的电流为零时关断，使开关条件得以改善，降低传统硬开关的开关损耗和开关噪声，从而提高了电路的效率。

软开关包括软开通和软关断。

理想的软开通过程是：电压先下降到零后，电流再缓慢上升到通态值，所以开通时不会产生损耗和噪声，软开通的开关称之为零电压开关。

理想的软关断过程是：电流先下降到零后，电压再缓慢上升软开关技术大体上分为零电压开关和零电流开关，到通态值，所以关断时不会产生损耗和噪声，软关断的开关称之为零电流开关。

二、软开关的分类根据开关元件开通和关断时电压电流状态，可分为零电压电路和零电流电路两大类。

根据软开关技术发展的历程可以将软开关电路分成准谐振电路、零开关PWM电路和零转换PWM电路。

1.零电压开关①零电压开通：开关开通前其两端电压为零开通时不会产生损耗和噪声。

②零电压关断：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。

2.零电流开关①零电流关断：开关关断前其电流为零关断时不会产生损耗和噪声。

②零电流开通：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。

3.准谐振电路准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波，因此称之为准谐振。

是最早出现的软开关电路。

其电压峰值很高，要求器件耐压必须提高；谐振电流有效值很大，电路中存在大量无功功率的交换，电路导通损耗加大；谐振周期随输入电压、负载变化而改变，因此电路只能采用脉冲频率调制方式来控制。

软开关工作原理
软开关是一种电子开关设备，其工作原理是利用电容器和电感器来提高交流电的功率因数，从而达到节能和保护设备的目的。

其主要优点是可以在高频率下使用，而且不会受到电弧击穿的影响，使得设备寿命更长。

软开关的工作原理如下：在正半周的电流通过电容器和电感器时，电流的值会增大，同时电压的值会减小。

而在反半周的电流通过同样的电路时，则是电流减小而电压增加。

通过这种方式，软开关可以快速控制交流电的上升和下降沿，避免电压尖峰和电流谷底，从而实现节能和保护设备的目的。

除此之外，软开关还可以应用在灯光、空调等家用电器中，可以实现电器开关的平稳启动和停止。

此外，随着科技的不断发展，软开关也在智能家居领域得到了广泛应用，可以实现定时开关、远程控制等功能，为我们的生活带来了更多便利。

软开关技术综述摘要软开关技术是利用在零电压、零电流条件下控制开关器件的导通和关断，有效地降低了电路的开关损耗和开关噪声因而在电力电子装置中得到广泛应用。

本文在讲述软开关技术的原理及分类的基础上，主要回顾了软开关技术的由来和发展历程，以及发展现状和未来的发展趋势。

关键词：软开关技术原理发展历程发展趋势一．引言：根据开关元件的工作状态，可以把开关分成硬开关和软开关两类。

硬开关是指开关元件在导通和关断过程中，流过器件的电流和元件两端的电压在同时变化；软开关是指开关元件在导通和关断过程中，电压或电流之一先保持为零，一个量变化到正常值后，另一个量才开始变化直至导通或关断过程结束。

由于硬开关过程中会产生较大的开关损耗和开关噪声。

开关损耗随着开关频率的提高而增加，使电路效率下降，阻碍了开关频率的提高；开关噪声给电路带来了严重的电磁干扰问题，影响周边电子设备的正常工作。

为了降低开关的损耗和提高开关频率，软开关的应用越来越多。

电力电子装置中磁性元件的体积和重量占很大比例，从电机学相关知识知道，使变压器、电力电子装置小型化、轻量化的途径是电路的高频化。

但是, 传统的开关器件工作在硬开关状态，在提高开关频率的同时，开关损耗和电磁干扰也随之增加。

所以，简单地提高开关频率显然是不行的。

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。

当电流自然过零时, 使器件关断(或电压为零时, 使器件开通) , 从而减少开关损耗。

它不仅可以解决硬开关变换器中的硬开关损耗问题、容性开通问题、感性关断问题及二极管反向恢复问题, 而且还能解决由硬开关引起的EMI 等问题。

当开关频率增大到兆赫兹级范围, 被抑制的或低频时可忽视的开关应力和噪声, 将变得难以接受。

谐振变换器虽能为开关提供零电压开关和零电流开关状态, 但工作中会产生较大的循环能量, 使导电损耗增大。

为了在不增大循环能量的同时, 建立开关的软开关条件, 发展了许多软开关PWM技术。

软开关的概念软开关是一种基于软件的开关技术，它是通过在计算机系统中使用软件控制来实现开关操作的。

相比传统的硬件开关，软开关具有更高的灵活性和可扩展性，可以为系统带来更多的功能和便利性。

在本文中，我们将详细介绍软开关的概念、原理、应用和发展前景。

一、软开关的概念软开关是指通过软件控制来实现开闭状态的开关。

它可以在计算机系统和电子设备中使用，用于控制电路的开关操作。

与传统的硬开关相比，软开关具有更高的灵活性和可扩展性，可以根据需求进行动态配置和调整。

二、软开关的原理软开关是通过软件控制硬件电路来实现开关操作的。

在计算机系统中，软开关通常通过使用操作系统的API或驱动程序来实现。

当需要打开或关闭特定的电路时，软开关会发送相应的软件指令给操作系统，然后由操作系统将指令传递给硬件电路驱动程序或固件，最终实现开关操作。

三、软开关的应用软开关在计算机系统和电子设备中有着广泛的应用。

以下是一些软开关的常见应用场景。

1.计算机网络：软开关可以用于实现网络设备的动态配置和管理。

通过软件控制网络设备的开关状态，可以实现网络的灵活管理和优化。

例如，软开关可以用于实现虚拟局域网(VLAN)的划分和管理，以及流量控制和路由优化等功能。

2.云计算和虚拟化：软开关是云计算和虚拟化技术的重要组成部分。

通过软件控制物理服务器和虚拟机的开关状态，可以实现资源的动态分配和管理。

软开关可以用于实现虚拟机的启动和关闭操作，以及虚拟机之间的网络通信和数据传输。

3.电力系统：软开关在电力系统中也有着重要的应用。

通过软件控制电力设备的开关状态，可以实现电力系统的远程监控和控制。

软开关可以用于实现电网的动态配置和故障隔离，以及电力设备的保护和控制。

4.智能家居：软开关是智能家居系统中的核心技术之一。

通过软件控制家庭设备的开关状态，可以实现智能家居系统的自动化控制和管理。

软开关可以用于实现家庭电器的远程操控和定时控制，以及实现家庭安防和能源管理等功能。

软开关技术及其应用1.软开关技术的简介1.1软开关技术的基本概念软开关：在原电路中增加了小电感、电容等谐振元件，在开关过程前后引入谐振，消除电压、电流的重叠。

降低开关损耗和开关噪声。

近年来开展的软开关技术研究为克服上述缺陷提供了一条有效的途径。

和硬开关工作不同，理想的软关断过程是电流先降到零，电压在缓慢上升到断态值，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，电流在缓慢上升到通态值，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，因此二极管方向恢复问题不存在。

1.2软开关技术的工作原理图一软开关的开关、关断过程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，降低他们的变化率，从而大大减小甚至消除开关消耗。

同时，谐振过程限制了开关过程中电压电流的变化率，这使得开关噪声显著减小。

理想开关过程：零压导通零压关断，开通和关断零损耗零噪声。

2.软开关电路的种类及特点根据电路中主要的开关元件是零电压开通还是零电流关断，可以将软开关电路分成零电压电路和零电流电路两大类。

通常，一种软开关电路要么属于零电压电路，要么属于零电流电路。

但也有个别电路中，有些开关是零电压开通，另一些开关是零电流关断的。

根据软开关技术发展的历程，可以将软开关电路分成以下三种：1）准谐振电路. 是最早出现的软开关电路。

准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波，谐振的引入使得电路的开关损耗和开关噪声大大下降，谐振周期随输入电压、负载变化而改变，因此电路只能采用脉冲频率调制方式来控制。

准谐振电路可以分为零电压开关准谐振电路、零电流开关准谐振电路、零电压开关多谐振电路和用于逆变器的谐振直流环。

2) 零开关PWM电路.电流和电压基本上是方波。

开关承受的电压明显降低。

电路不采用开关频率固定的PWM控制方式。

软开关基本理论的研究软开关是一种电力电子器件，用于控制交流电源的输出。

它的主要作用是将交流电源的电压和电流进行控制，以满足不同负载需求。

软开关相对于传统的硬开关具有很多优点，例如：较低的开关损耗、逆变器效率的提高、减少电磁干扰等。

因此，软开关被广泛应用于电力电子设备中。

软开关的基本原理是利用电容和电感两个元器件构成的谐振电路，并将交流源引入谐振电路中进行加工，从而实现软开关的过程。

当电流经过MOSFET的通道时，在MOSFET的导通状态下，电容和电感被带入一个交流谐振状态。

此时，电流的振幅会随着时间的推移而发生变化，但是MOSFET内部的压降保持不变。

当MOSFET控制被关闭时，电容和电感之间的能量仍然保持着交换，但是电流的振幅开始下降，直到降至零点时，软开关的过程才算完成。

软开关的优点之一是降低了开关损耗。

由于软开关过程中电路被一定电压和电流重复开闭，内部损耗直接低于传统硬开关，从而可以减少能量的消耗和浪费。

另外，软开关也可以提高逆变器效率。

相比于硬开关，软开关可以更快更精确地控制电源的输出，从而避免逆变器的失效和功率损耗。

此外，软开关还可以减少电磁干扰。

由于软开关的过程基于谐振电路，所产生的噪音和干扰比硬开关更小，能够有效减少频率干扰和电压波动。

然而，软开关也有一些局限性。

一方面，软开关的设计具有一定难度，需要考虑到谐振电路的参数和特性，以及MOSFET和变压器的品质等因素。

另一方面，软开关存在一定的器件限制，例如器件的寿命、压降、温度限制等等，这些都可能导致软开关的使用寿命和性能受到影响。

因此，在实际应用中，需要综合考虑多种因素，才能有效地利用软开关技术，达到最佳效果。

总的来说，软开关技术是电力电子领域中的一项重要进展，具有广泛的应用前景。

它不仅可以提高电子设备的使用效率，减少浪费和损耗，而且还可以增强设备的稳定性和可靠性。

未来，我们可以期待看到更多新型软开关的涌现，以及对软开关应用的深入研究和探索。

软开关工作原理软开关是一种无触点的电子开关装置，它通过控制电磁场的变化来实现电路的开闭。

软开关在现代电子设备中广泛应用，如手机、电视、电脑等。

它的工作原理是通过调节电磁场的强弱来控制电路的通断，从而实现电器的开关功能。

软开关的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 电磁场的产生：软开关通过电流的流动在线圈中产生电磁场。

当电流通过线圈时，线圈内的电流会产生磁场，磁场的强弱与电流的大小成正比。

2. 磁场的传导：软开关的线圈通常由导线绕成，通过导线的传导，磁场可以在空间中传播。

3. 磁场的感应：软开关通常由磁铁和线圈组成，当磁铁靠近线圈时，磁场会感应到线圈中的电流，从而改变电磁场的强度。

4. 电流的控制：软开关通过控制线圈中的电流来控制电磁场的强弱。

当线圈中的电流增大时，电磁场的强度也增大，反之亦然。

5. 开闭电路：软开关通过控制电磁场的强弱来实现电路的开闭。

当电磁场强度足够大时，软开关会吸合，闭合电路；当电磁场强度减小到一定程度时，软开关会断开电路。

软开关的工作原理可以类比为一个控制水流的阀门。

当阀门打开时，水流通过；当阀门关闭时，水流停止。

软开关通过控制电磁场的强弱来控制电路的通断，实现了电器的开关功能。

软开关的优点是无触点、可靠性高、寿命长等。

相比传统的机械开关，软开关没有机械接触，因此不存在接触磨损、接触电阻增大等问题，具有更好的可靠性和稳定性。

另外，软开关的寿命通常可以达到几万次甚至更多，大大延长了设备的使用寿命。

除了在电子设备中的应用，软开关还广泛应用于其他领域。

例如，软开关可以应用于照明控制系统中，通过调节电磁场的强弱来控制灯光的明暗；软开关还可以应用于电力系统中，用于实现对电路的保护和控制。

软开关是一种无触点的电子开关装置，通过调节电磁场的强弱来实现电路的开闭。

它具有无触点、可靠性高、寿命长等优点，在现代电子设备中得到广泛应用。

软开关的工作原理简单明了，通过控制电磁场的变化来实现电路的通断，为电子设备的正常运行提供了可靠的保障。