开关电源之软开关技术在开关电源中的应用阐述

软开关技术在开关电源中的应用作者：陶永强丁旭王明强来源：《中国科技博览》2014年第21期[摘要]软开关PWM技术集谐振变换器与PWM控制的优点于一体，既能实现功率管的零电压开关，又能实现功率管的恒定频率控制，是电力电子技术的发展方向之一。

与传统PWM 硬开关变换器相比，元器件的电压、电流应力小，仅仅增加了一个谐振电感，成本和电路的复杂程度没有增加。

移相控制零电压开关PWM变换器就是软开关PWM技术中的一种拓扑，它适用于中、大功率直流一直流变换场合。

[关键词]软开关技术谐振原理电源中图分类号：TP271 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）21-0384-01引言近年来，电力电子技术发展迅猛，直流开关电源广泛应用于计算机、航空航天等领域。

如今，笨重型、低效电源装置已被小型、高效电源所取代。

为了实现电源装置的高性能、高效率、高可靠性，减小体积和重量，必须实现开关电源的高频化。

开关电源的高频化不仅减小了功率变换器的体积，增大了变换器的功率密度和性能价格比，而且极大地提高了瞬时响应速度，抑制了电源所产生的开关噪声，从而已成为新的发展趋势。

1.软开关发展应时而生以前的开关电源大多数采用脉宽调制技术（PWM），称为“硬开关”（HARDSWITCH）电源。

硬开关和软开关是针对开关管（MOSFET）来讲的，硬开关是不管开关管（DS极或CE 极）上的电压或电流，强行开或关开关管，当开关管上（DS极或CE极）电压及电流较大时开关管动作，由于开关管状态间的切换（由开到关，或由关到开）需要一定的时间，这会造成在开关管状态间切换的某一段时间内电压和电流会有一个交越区域，这个交越造成的开关管损耗称为开关管的切换损耗。

软开关是指通过检测开关管电流或其他技术，做到当开关管两端电压或流过开关管电流为零时才导通或关断开关管，这样开关管就不会存在切换损耗。

一般来说软开关的效率较高（因为没有切换损）；工作频率较高，PFC或变压器体积可以减少，所以体积可以做的更小。

开关电源原理与应用
开关电源是一种将交流电源转换为直流电源的电子设备。

它使用高频开关器件（如晶体管、MOSFET或IGBT）对输入电源
进行快速开关，将交流电转换为脉冲电流。

然后，通过变压器和整流电路进行滤波和调整，得到稳定的直流电源输出。

开关电源具有高效率、稳定性好、体积小等优点，因此广泛应用于电子设备和通信系统中。

下面是一些常见的开关电源应用：
1. 电子设备：开关电源广泛应用于计算机、电视、手机、音响等家电产品中。

由于开关电源体积小巧，可以方便地嵌入各种电子设备中，因此成为了电子设备的主要电源选择。

2. 通信系统：移动通信基站、无线路由器等通信设备需要稳定的电源供应。

开关电源具有高转换效率和稳定的输出特性，可以保证通信设备在工作过程中获得稳定可靠的电源供应。

3. 工业应用：在工业控制系统、机器人等工业设备中，开关电源可以提供高效率、稳定的电源供应，确保工业设备的正常运行。

4. 汽车电子：现代汽车中的许多电子设备，如导航系统、音响系统等，都需要可靠的电源供应。

开关电源可以通过车载电池提供稳定的直流电源，满足汽车电子设备的工作需求。

总之，开关电源利用高频开关器件将交流电源转换为直流电源，具有高效率、稳定性好等优点，在各种电子设备和通信系统中
得到广泛应用。

它是现代电子技术发展中不可或缺的重要组成部分。

开关电源软开关技术原理简介开关电源是现代电子设备中常见的电源供应方式之一，具有高效率、小体积、轻便等优点。

而软开关技术作为一种先进的电源开关技术，被广泛应用于开关电源中，以提高其性能和可靠性。

本文将对软开关技术的原理进行简要介绍。

软开关技术是一种在开关电源中用于控制开关管导通和关断的技术。

传统的硬开关技术存在开关管开关速度慢、开关过程中会产生电压和电流的冲击等问题，而软开关技术则通过合理的控制开关管的导通和关断时机，以减小开关过程中的冲击，提高开关效率。

软开关技术主要包括零电压开关技术（ZVS）和零电流开关技术（ZCS）。

其中，ZVS技术是通过在开关管导通和关断时将电压降至零来实现的，而ZCS技术是通过在开关管导通和关断时将电流降至零来实现的。

在软开关技术中，ZVS技术是较为常见的一种。

其原理是利用谐振电路使得开关管在导通和关断时电压降至零，以减小开关过程中的电压冲击。

具体来说，当开关管导通时，谐振电路中的电容器充电，使得电压逐渐增加；而当开关管关断时，谐振电路中的电感器释放能量，使得电压逐渐降低，直至降至零。

通过合理设计谐振电路的参数和控制开关管的导通和关断时机，可以实现零电压开关，减小开关过程中的电压冲击。

与ZVS技术相比，ZCS技术在某些场合下更为适用。

ZCS技术的原理是利用谐振电路使得开关管在导通和关断时电流降至零，以减小开关过程中的电流冲击。

具体来说，当开关管导通时，谐振电路中的电感器储存能量，使得电流逐渐增加；而当开关管关断时，谐振电路中的电容器释放能量，使得电流逐渐降低，直至降至零。

通过合理设计谐振电路的参数和控制开关管的导通和关断时机，可以实现零电流开关，减小开关过程中的电流冲击。

总的来说，软开关技术通过合理控制开关管的导通和关断时机，以减小开关过程中的冲击，提高开关效率。

ZVS技术和ZCS技术是软开关技术中常用的两种实现方式。

在实际应用中，软开关技术可以提高开关电源的效率和可靠性，减小对其他电子元器件的损伤，同时也有利于降低电磁干扰和提高整体系统的抗干扰能力。

SIMetrix 在“开关电源及其软开关技术”教学中的应用为了完善专业的知识结构、配合学校培养应用型人才的办学思路，华南理工大学广州学院电气工程学院为本科生开设了“开关电源及其软开关技术”这门课程。

该课程是“电力电子技术” 的后续课程，系统地介绍了开关电源电路的结构组成、工作原理、设计方法和开发过程，其综合性、工程性和实用性很强。

目前，课程在教学中存在的主要问题：第一，虽然在课堂教学中使用了多媒体课件，但依然需要花费大量精力对电路工作原理及其波形进行描述和分析，学生仅凭听讲还是很难深入理解。

第二，在本科生中开设该课程的高校较少，在市场上很难找到针对该课程的实验装置，学生学习的理论知识得不到很好的验证。

第三，开关电源的硬件开发是一项知识面要求宽、难度大又危险的复杂技术工作，受时间、空间、物质条件等因素限制，在这方面不能做过多要求，因此学生动手能力得不到真正的锻炼。

为了弥补以上不足，本文提出在课程教学中引入SIMetrix 仿真工具。

借助该仿真软件，学生更容易理解理论知识，还可以在课堂外对所学的知识加以验证以及进行一些设计应用，从而激发学习的兴趣并增强实践能力。

一、SIMetrix 仿真软件介绍特点一：包含丰富的器件模型。

模型库不仅包含了理想的电路元件，同时还提供了比较通用的、常见的半导体器件和各类应用广泛的集成电路控制芯片，在此基础上足以构建完整的开关电源系统。

特点二：先进的测量功能。

波形可通过选择检测器然后点击原理图生成，或在原理图上放入固定的检测器生成，可在仿真后甚至仿真时查看波形，非常方便。

特点三：强大的波形处理功能。

为波形分析提供RMS、frequency、-3dB、FFT等40多种函数，选择这些函数可获得计算结果并显示在波形旁边。

特点四：具有多种分析功能。

包括瞬态分析、交流分析、直流分析、噪声分析、传输函数分析等，每种分析功能下又提供多种扫描模式，如频率扫描、器件扫描、参数扫描、模型参数扫描、温度扫描、蒙特卡罗扫描等等。

软开关在开关电源中的应用研究作者：宋臻达来源：《科技资讯》2016年第35期摘要：软开关技术是一种新型技术，在各类领域都有广泛的应用，并不断朝着小型化、轻量化的方向发展。

开关电源的发展不仅进一步减小系统的体积，增大了开关的性价比与功率密度，还提升了开关的瞬时相应速度，抑制来电源音频噪声，成为下一阶段的一个发展趋势，在各个领域中都有着广泛的应用。

该文主要针对软开关技术在开关电源中的应用进行分析。

关键词：软开关开关电源应用中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（b）-0047-02当今，随着科技的不断发展、进步，开关电源也得到了不断的发展和创新。

在开关电源技术发展中，小型化、轻量化的装置已经得到了应用，这是发展的一个方向和潮流。

另外，开关电源也对效率和电磁兼容性有了更高要求。

推广软开关技术，可以有效解决开关噪声问题以及电路中的开关损耗问题，提高开关频率。

1 软开关技术概述软开关技术指的是在电压为零的时候，开关管导通，电流为零的时候，开关管关闭。

软开关技术对于创新开关功能非常有效，且更加具备节能和环保性，将“人”的因素融入其中。

硬开关的开通和关断过程伴随着电压和电流的剧烈变化，产生较大的开关损耗和开关噪声。

而软开关在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，使开关条件得以改善。

降低开关损耗和开关噪声，软开关有时也被称为谐振开关。

2 软开关电路分类2.1 准谐振开关电路这准谐振开关电路是指在零电压情况下导通，在零电流的情况下关闭。

这种电路简称为QRC。

这种电路的输出电压和频率成正比关系，而和占空比没有必然联系，因此，QRC也属于变频电源。

与PWM进行比较，该种电路在控制上更为复杂，然而耗损为零，效率非常高，在各个领域得到了应用。

2.2 ZVS—PWM开关电路这种电路有很多的优点。

第一，消耗的功率低，而且效率非常高；第二，工作频率非常高。

但是，当关断主开关的时候，其电压比输入电压多一倍，这种电压会对开关电路的运行产生不利影响。

开关电源中软开关技术应用探析摘要：未来技术的发展方向是软开关技术，其主要的发展态势是轻量化、小型化。

与此同时，对电磁兼容性与效率提出了较为严格的标准。

应用软开关技术，其主要的价值是解决开关噪声与开关损耗的状况，以此提升开关的频率。

文章是针对开关电源中软开关技术的应用，展开的深入全面的探究，并且提出相关建议，供相关人员参考。

关键词：开关电源；软开关；技术应用；探析在应用与设计开关电源的过程中，需要全面系统的应用软开关技术，实施技术攻关，全面设计与规划出使用时间较长、效率高、用途广泛的全新环保性能的开关电源。

促使开关电源中的软开关技术，得到有效应用。

一、概述软开关技术软开关技术具体是指，电压是零时开关管导通，电流是零时开关管关断。

一般状况下，将开关元件当中的电压波形的正弦波的叫做电压谐振开关电路。

其主要的工作方式是零电压开关ZVS，并且将流过开关的电流波形式正弦波形的叫做电流谐振开关电路，主要的工作方式是零电流开关。

二、软开关存在的主要弊端与不足（一）逆变器中软开关的应用逆变器是直流-交流转换电路。

在非接触式能量转换、高频加热及金属熔的解炉的转化过程中，具体是应用电流或者高频交流电压。

为减少损失与消耗、抑制浪涌，逆变器都会应用软开关技术。

在使用燃料电池、太阳能电池等质量过关电源的直流输电体系中，通常是高频逆变器对直流电压实施PWM控制，然后借助低通滤波器获取正弦电压，所以在逆变器当中可使用软开关。

在电动机控制之中，应用传感器方式的过程中，使用传感器检查转角和电流等微变量，迅速算出转矩等诸多参数，正交控制好电流和磁通。

所以，在电动机的驱动过程，也要使用软开关技术。

（二）磁性元器件的多功能化第一，转换电流当中一般应用变压器，科学应用变压器的遗漏或者励磁电感当成软开关的L与C，由此，变压器具备诸多功能；第二，在应用磁性元件的过程中，为缩小体积，最为主要的是需要除掉直流偏磁，应用有源钳位电炉，能够由谐振电容促使变压器磁复位，所以，针对软开关实用性能，最为重要的是磁性元器件之间的配合；第三，介于软开关的L要经过高频电流，并且大振幅的工作，所以，存在高频损耗的状况，出现发热现象，为除去铁损耗而应用空心线圈电感导致线圈变大；介于邻近效应、集肤效应的价值，扩大了阻性损耗。

开关电源中软开关技术的应用分析发表时间：2018-07-18T16:07:04.763Z 来源：《科技中国》2018年1期作者：严骅[导读] 摘要：软开关技术是目前开关电源领域中的研究重点，软开关技术的诞生进一步推动了通信电源领域的发展，并在生活、生产实践中得到了广泛的应用，让人们享受到了更加便捷的生产和生活方式。

本文针对开关电源中软开关技术的概念进行解读，并针对其具体的应用展开分析。

摘要：软开关技术是目前开关电源领域中的研究重点，软开关技术的诞生进一步推动了通信电源领域的发展，并在生活、生产实践中得到了广泛的应用，让人们享受到了更加便捷的生产和生活方式。

本文针对开关电源中软开关技术的概念进行解读，并针对其具体的应用展开分析。

关键词：开关电源；软开关技术；应用科学技术的发展也带动了开关电源技术的革新，目前，越来越多的人倾向体积小，轻便的开关电源，这是开关电源的一个发展趋势。

软开关技术就是在这样的背景下的发展起来的，它符合现代人要求开关电源体积小，质量轻的特点，是一种新型的技术，已经广泛的应用于的各个领域。

同时软开关技术还提升了开关电源的质量和使用效率。

一、软开关电源的概述软开关技术是一种新型的电源技术，它更加符合环保和节能的理念，是开关电源的一次创新。

软开关技术的工作原理其实比较简单，就是在电压为零的时候，开关管是通着的，当电流为零的时候，开关管是关闭的，这样就可以有效的保护开关，避免在多次的开关中，因为电流及电压的变化而造成损害。

同时，软开关的电路结构也发生了改变，增加了小电感、电容等原件，可以有效的降低开关损耗和噪音，让开关的工作环境更加安全。

在传统的通信电源中，常常会出现空开跳开、模块不均流、保险管断开、防雷器故障、整流模块退出的问题，而软开关技术的应用则有效解决了这一问题。

与传统的开关相比，软开关设备体型小，在以往的通信电源中，电容、滤波电感、变压器的重量与体积占据着交稿的比例，降低了电路效率，容易引发电磁干扰问题，而软开关的体积小，就很好的解决了上述难题。

软开关技术综述开关电源就是采用功率半导体器件作为开关元件，通过周期性通断开关，控制开元件的占空比来调整输出电压。

开关电源的构成框图如图1所示，它由输入电路、变换电路、输出电路和控制电路等组成。

功率变换是其核心部分，主要由开关电路和变压器组成。

为了满足高功率密度的要求，变换器需要工作在高频状态，开关晶体管要采用开关速度高、导通和关断时间短的晶体臂，最典型的功率开关晶体管有功率晶体管（CTR）、功率场效应管（MOSFET）和绝缘型双极型晶体管（IGBT）等3种。

控制方式分为脉宽调制、脉频调制、脉宽和频率混合调制等3种，其中最常用的是脉宽调制（PWM）方式。

从60年代开始得到发展和应用的DC－DC PWM功率变换技术是一种硬开关技术。

为了使开关电源在高频状态下也能高效率地运行，国内外电力电子界和电源技术界自70年代以来，不断研究开发高频软开关技术。

软开关和硬开关波形比较如图2所示。

从图可以看出，软开关的特点是功率器件在零电压条件下导通（或关断），在零电流条件下关断（或导通）。

与硬开关相比，软开关的功率器件在零电压、零电流条件下工作，功率器件开关损耗小。

与此同时，du/dt和di/dt大为下降，所以它能消除相应的电磁干扰（EMI）和射频干扰（RFI），提高了变换器的可靠性。

同时，为了减小变换器的体积和重量，必须实现高频化。

要提高开关频率，同时提高变换器的变换效率，就必须减小开关损耗。

减小开关损耗的途径就是实现开关管的软开关，因此软开关技术软开关技术已经成为是开关变换技术的一个重要的研究方向。

本文对软开关和硬开关的工作特性进行比较，并对软开关技术进行了详细阐述。

2 硬开关的工作特性是开关管开关时的电压和电流波形。

开关管不是理想器件，因此在开关管开关工作时，要产生开通损耗和关断损耗，统称为开关损耗（Switching Loss）。

开关频率越高，总的开关损耗越大，变换器的效率就越低。

开关损耗的存在限制了变换器开关频率的提高，从而限制了变换器的小型化和轻量化。