软开关技术在开关电源中的应用阐述
开关电源中的硬开关和软开关是针对开关晶体管而言的。硬开关是不管开关管上的电压或电流，强行接通或关断开关管。当开关管(漏极和源极之间，或者集电极和发射极之间)的电压及电流较大时，切换开关管，由于开关管状态间的切换(由导通到截止，或由截止到导通)需要一定的时间，这样就会造成在开关管状态切换的某一段时间内，电压和电流有一个交越区域，这个交越造成的开关管损耗(开关管的切换损耗)随开关频率的提高而急速增加。若是感性负载，在开关晶体管关断时会感应出尖峰电压。开关频率越高，关断越快，该感应电压越高。此电压加在开关器件两端，容易造成器件击穿。若是容性负载，在开关晶体管导通瞬间的尖峰电流大。因此，当开关晶体管在很高的电压下接通时，储存在开关晶体管结电容中的能量将以电流形式全部耗散在该器件内。频率越高，开通电流尖峰越大，从而会引起开关管的过热损坏。另外，在次级高频整流回路中的二极管，在由导通变为截止时，有一个反向恢复期，开关晶体管在此期间内接通时，容易产生很大的冲击电流。显然频率越高，该冲击电流也越大，对开关晶体管的安全运行造成危害。最后，做硬开关运用的开关电源中，开关晶体管会产生严重的电磁骚扰。随着频率的提高和电路中的di/dt和du/dt 增大，所产生的电磁骚扰也在增大，影响开关电源本身和周围电子设备的正常工作。上述问题严重阻碍了开关器件(开关晶体管和高频整流二极管)工作频率的提高。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。和硬开关工作原理不同，理想的软关断过程是电流先降小到零，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经下降到零，便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，器件结电容的电压也为零，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，因此二极管反向恢复问题不存在。软开关技术还有助于电磁骚扰水平的降低，其原因是开关晶体管在零电压的情况下导通和在零电流的情况下关断，同时快恢复二极管也是软关断的，这可以明显减小功率器件的di/dt 和du/dt，从而可以减小电磁干扰的电平。一般来说软开关的效率较高(因为没有切换损);操作频率较高，PFC或变压器体积可以减少，所以开关电源的体积可以做到更小。但成本也相对较高，设计较复杂。开关电源的基本工作原理顾名思义，开关电源就是利用电子开关器件(如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等)，通过控制电路，使电子开关器件不停地接通和关断，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。
硬开关： 1.开关损耗大。开通时，开关器件的电流上升和电压下降同时进行；关断时，电压上升和电流下降同时进行。电压、电流波形的交叠产生了开关损耗，该损耗随开关频率的提高而急速增加。 2.感性关断电尖峰大。当器件关断时，电路的感性元件感应出尖峰电压，开关频率愈高，关断愈快，该感应电压愈高。此电压加在开关器件两端，易造成器件击穿。 3.容性开通电流尖峰大。当开关器件在很高的电压下开通时，储存在开关器件结电容中的能量将以电流形式全部耗散在该器件内。频率愈高，开通电流尖峰愈大，从而引起器件过热损坏。另外，二极管由导通变为截止时存在反向恢复期，开关管在此期间内的开通动作，易产生很大的冲击电流。频率愈高，该冲击电流愈大，对器件的安全运行造成危害。 4.电磁干扰严重。随着频率提高，电路中的di/dt和dv/dt增大，从而导致电磁干扰（EMI）增大，影响整流器和周围电子设备的工作。 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。是最早出现的软开关电路。 特点： 谐振电压峰值很高，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（Pulse Frequency Modulation—PFM）方式来控制。 2.零开关PWM电路 引入了辅助开关来控制谐振的开始时刻，使谐振仅发生于开关过程前后。 零开关PWM电路可以分为： 特点： 电路在很宽的输入电压范围内和从零负载到满载都能工作在软开关状态。
电路中无功功率的交换被削减到最小，这使得电路效率有了进一步提高。 3.零转换PWM电路 采用辅助开关控制谐振的开始时刻，但谐振电路是与主开关并联的。 零转换PWM电路可以分为： 特点： 电路在很宽的输入电压范围内和从零负载到满载都能工作在软开关状态。 电路中无功功率的交换被削减到最小，这使得电路效率有了进一步提高。 3题而高频化又必然使传统的PWM开关（属硬开关）功耗加大，效率降低，噪声也提高了，达不到高频、高效的预期效益，因此实现零电压导通、本电流关断的软开关技术将成为开关电源产品未来的主流。采用软开关技术可使效率达到85～88%高频化是高频开关电源的发展方向并不会因为高频开关电源的“损耗大、材料性能要求高”等相关问题而受到阻碍。相反，这些相关的配套产业应该加快发展，适应开关电源高频化的要求。特别是模块电源的发展要求电路的集成化程度越来越高，电子产品轻、薄、小的发展趋势要求电子元件在体积上必须压缩、小型化。开关损耗随着频率增加成 正比增加, 此外, 电路中分布电感和分布电容或二级 管中存储电荷产生的浪涌或噪音不仅会产生电磁干 扰和射频干扰, 而且也降低电源装置本身的可靠性 4题二者的作用不同，目的不同缓冲电路是为了避免在开通和关断电力电子器件的过程中出现过大的电流和电压而损坏电力电子器件，因为电力电子器件很昂贵而且很脆弱经不起过大的电流和电压，而软开关电路是为了降低开通和关断电力电子器件造成的开关损耗，从而提高效率。实际中，由于很多电力电子电路采用PWM控制，从而使得电力电子器件开通和关断很频繁，而开通和关断是存在损耗的，如果不采取措施则损耗很大，造成整个电力电子装置的效率很低。缓冲电路是电路的缓冲 开关电路是缓冲电路的启动开关 缓冲电路（Snubber Circuit）又称为吸收电路。其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、du/dt或者过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。[1]在电力电子电路中，用于改进电力电子器件开通和关断时刻所承受的电压、电流波形。通常电力电子装置中的电力电子器件都工作于开关状态，器件的开通和关断都不是瞬时完成的。器件刚刚开通时，器件的等效阻抗大，如果器件电流很快上升，就会造成很大的开通损耗；同样器件接近完全关断时，器件的
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。 软开关技术作为一种先进的电源开关技术，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。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，具有广阔的应用前景。
电力电子系统的软开关技术应用电力电子系统是现代电力系统中一种重要的组成部分，在能量转换和电力控制方面发挥着关键的作用。然而，传统的硬开关技术存在着一些问题，如能量损耗大、温升高、开关速度慢等。为了克服这些问题，软开关技术应运而生。本文将介绍电力电子系统中软开关技术的应用。 一、软开关技术概述 软开关技术是通过控制电流和电压的相位和频率来实现开关过程的一种技术。相较于硬开关技术，软开关技术具有以下优点：能量损耗小、温升低、开关速度快、抗干扰能力强等。软开关技术在电力电子系统中得到了广泛的应用和推广。 二、软开关技术在电力电子系统中的应用 1. 可逆变器 可逆变器是一种电力电子系统，用于将直流电转换为交流电。传统的硬开关技术在可逆变器中存在能量损耗大、谐波干扰大的问题。而软开关技术可以有效解决这些问题，提高可逆变器的性能和效率。 2. 无线电频率功率放大器 无线电频率功率放大器是一种用于放大和调节无线电频率信号的设备。传统的硬开关技术在功率放大器中会产生较大的谐波干扰和电磁
干扰。而软开关技术可以通过精确地控制开关时间和频率，减少谐波 干扰，并提高功率放大器的效率。 3. 交流输电系统 交流输电系统是通过变压器将电能从发电站输送到用户的系统。传 统的硬开关技术在交流输电系统中存在能量损耗大和电流调节精度低 的问题。软开关技术可以通过控制开关的相位和频率，实现电流和电 压的精确调节，提高交流输电系统的效率和稳定性。 4. 电动汽车充电系统 电动汽车充电系统是将电能传输到电动汽车中进行充电的系统。传 统的硬开关技术在电动汽车充电系统中存在能量损耗大和充电速度慢 的问题。而软开关技术可以减少能量损耗，并通过提高充电器的开关 速度，实现快速充电。 三、软开关技术的发展趋势 随着电力电子系统的不断进步和发展，软开关技术也在不断发展和 完善。未来，软开关技术将更加智能化和自动化，能够根据实际情况 自行调节开关时间和频率，以提高电力电子系统的性能和效率。此外，软开关技术还有望应用于更多的领域，如光伏发电系统、风力发电系 统等。 总结： 软开关技术是电力电子系统中一种重要的技术，可以有效解决传统 的硬开关技术所存在的问题。在可逆变器、无线电频率功率放大器、
软开关技术在开关电源中的应用阐述 开关电源中的硬开关和软开关是针对开关晶体管而言的。硬开关是不管开关管上的电压或电流，强行接通或关断开关管。当开关管(漏极和源极之间，或者集电极和发射极之间)的电压及电流较大时，切换开关管，由于开关管状态间的切换(由导通到截止，或由截止到导通)需要一定的时间，这样就会造成在开关管状态切换的某一段时间内，电压和电流有一个交越区域，这个交越造成的开关管损耗(开关管的切换损耗)随开关频率的提高而急速增加。若是感性负载，在开关晶体管关断时会感应出尖峰电压。开关频率越高，关断越快，该感应电压越高。此电压加在开关器件两端，容易造成器件击穿。若是容性负载，在开关晶体管导通瞬间的尖峰电流大。因此，当开关晶体管在很高的电压下接通时，储存在开关晶体管结电容中的能量将以电流形式全部耗散在该器件内。频率越高，开通电流尖峰越大，从而会引起开关管的过热损坏。另外，在次级高频整流回路中的二极管，在由导通变为截止时，有一个反向恢复期，开关晶体管在此期间内接通时，容易产生很大的冲击电流。显然频率越高，该冲击电流也越大，对开关晶体管的安全运行造成危害。最后，做硬开关运用的开关电源中，开关晶体管会产生严重的电磁骚扰。随着频率的提高和电路中的di/dt和du/dt 增大，所产生的电磁骚扰也在增大，影响开关电源本身和周围电子设备的正常工作。上述问题严重阻碍了开关器件(开关晶体管和高频整流二极管)工作频率的提高。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。和硬开关工作原理不同，理想的软关断过程是电流先降小到零，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经下降到零，便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，器件结电容的电压也为零，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，因此二极管反向恢复问题不存在。软开关技术还有助于电磁骚扰水平的降低，其原因是开关晶体管在零电压的情况下导通和在零电流的情况下关断，同时快恢复二极管也是软关断的，这可以明显减小功率器件的di/dt 和du/dt，从而可以减小电磁干扰的电平。一般来说软开关的效率较高(因为没有切换损);操作频率较高，PFC或变压器体积可以减少，所以开关电源的体积可以做到更小。但成本也相对较高，设计较复杂。开关电源的基本工作原理顾名思义，开关电源就是利用电子开关器件(如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等)，通过控制电路，使电子开关器件不停地接通和关断，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。
软开关的原理及应用电路 软开关是一种用于控制电路开关状态的电子元件。它不同于传统的机械开关，软开关主要通过电子元件的控制来实现开关功能。软开关因其较传统机械开关具有更快的开关速度、更小的体积和更可靠的性能等特点，在许多电子设备中被广泛应用。 软开关的原理主要是通过调节电压或电流来控制开关器件的导通与断开。在软开关电路中，通常会使用一些特殊的元件来实现这个功能，如场效应晶体管（FET）、双极性晶体管（BJT）和二极管等。 以场效应晶体管为例，软开关的原理如下：当控制电压施加在场效应晶体管的控制端（栅极）上时，电场会影响晶体管内部电荷分布，从而改变导电区域的形状和大小。当控制电压高于或等于场效应晶体管的临界电压时，电场的影响使得通道形成，并且允许电流通过。反之，当控制电压低于临界电压时，通道断开，电流无法通过。因此，我们可以通过控制输入电压来实现软开关的开关操作。 软开关的应用电路主要包括以下几个方面： 1. 电源开关：软开关常用于电源开关电路中，可以实现对电源或电池的控制。在很多移动设备中，软开关可以起到延长电池寿命的作用，当设备不使用时，软开关可以断开电池电路，以减少能量消耗。
2. 电机控制：软开关可以用于电机控制电路中，实现对电机的启动和停止。通过控制软开关的状态，可以控制电机的转动方向和转速，从而实现对电机的精确控制。 3. 灯光控制：软开关可以用于灯光控制电路中，实现对灯光的开启和关闭。在智能家居系统中，软开关可以通过传感器或遥控器的信号来控制灯光的亮度和颜色，实现智能化灯光控制。 4. 数字逻辑电路：软开关可以用于数字逻辑电路中，实现对逻辑电路的控制。通过软开关的导通和断开，可以控制数字逻辑电路的工作模式和运算功能，如加法器、乘法器等。 5. 通信设备：软开关也可以应用于通信设备中，如手机、电脑等。通过软开关的控制，可以实现对通信设备的开关操作和电源管理，提高设备的性能和使用寿命。 总之，软开关是一种用于控制电路开关状态的电子元件，通过调节电压或电流来实现对开关器件的导通与断开。软开关在电源开关、电机控制、灯光控制、数字逻辑电路和通信设备等方面都有广泛的应用，为各种电子设备提供了更可靠和高效的控制方式。
电力电子软开关技术综述 摘要：电力电子软开关技术是一种应用于电力电子系统的关键技术，具有提高系统性能、降低开关损、增强系统可靠性的优点。本文对电力电子软开关技术的应用现状和发展趋势进行了综述，探讨了不同软开关技术的优缺点，并提出了未来的研究方向。 引言：电力电子软开关技术是一种新型的电力电子变换技术，旨在减少开关器件的开关损，提高系统效率，同时降低系统噪声和电磁干扰。随着电力电子技术的不断发展，软开关技术已成为研究热点之一。本文旨在对电力电子软开关技术的应用现状和发展趋势进行综述，以推动该技术的进一步发展。 电力电子软开关技术的基本概念是利用电容或电感等储能元件实现 开关器件的软化。通过合理控制开关器件的导通和关断时间，以及储能元件的充放电过程，可以实现开关器件在导通和关断过程中的损耗最小化。电力电子软开关技术的实现方法主要包括谐振变换、准谐振变换、多脉冲变换等。虽然软开关技术具有降低开关损、提高效率等优点，但也会导致系统复杂度增加、成本提高等问题。 电力电子软开关技术在电力系统中的应用主要包括电力电子变换器、直流输电、柔性交流输电等方面。其中，电力电子变换器是最为广泛
的应用之一，可以用于电源、负载、储能等设备的控制和调节。在控制策略方面，软开关技术可以用于改善系统的性能和稳定性，例如在PWM控制中引入软开关技术可以降低系统的谐波含量。在设备制造方面，软开关技术也被广泛应用于各种电力电子设备中，例如开关电源、不间断电源等。 随着电力电子技术的不断发展，电力电子软开关技术的未来发展趋势主要包括以下几个方面： 新型电力电子软开关技术的研发：随着技术的不断进步，将会有更多新型的电力电子软开关技术出现，例如更为高效的软开关技术、新型的谐振变换技术等。这些新型的软开关技术将会在更广泛的领域得到应用，例如新能源、智能电网等领域。 集成化和模块化：未来电力电子软开关技术将更加注重集成化和模块化，通过将多个器件和电路集成在一起，实现更高效、更可靠、更小型化的电力电子系统。 智能化和自适应控制：随着人工智能等技术的不断发展，电力电子软开关技术将会更加智能化和自适应控制。通过智能化和自适应控制，可以实现更为精准的控制和调节，提高电力电子系统的性能和稳定性。
开关电源的分类及应用 1引言 随着电力电子技术的告诉发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。 开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。 2开关电源的分类
人们的开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发开关变频技术，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。 2.1 DC/DC变换 DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton（通用），二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。其具体的电路有以下几类： （1） Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压Uo小于输入电压Ui，极性相同。 （2） Boost电路——升压斩波器，其输出平均电压Uo大于输入电压Ui，极性相同。 （3） Buck-Boost电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo大于
通信用高频开关电源技术 1通信用高频开关电源技术的发展 通信用高频开关电源技术的发展基本上可以体现在几个方面：变换器拓扑、建模与仿真、数字化控制及磁集成。 1.1变换器拓扑 软开关技术、功率因数校正技术及多电平技术是近年来变换器拓扑方面的热点。采用软开关技术可以有效的降低开关损耗和开关应力，有助于变换器效率的提高;采用PFC技术可以提高AC/DC变换器的输入功率因数，减少对电网的谐波污染;而多电平技术主要应用在通信电源三相输入变换器中，可以有效降低开关管的电压应力。同时由于输入电压高，采用适当的软开关技术以降低开关损耗，是多电平技术将来的重要研究方向。 为了降低变换器的体积，需要提高开关频率而实现高的功率密度，必须使用较小尺寸的磁性材料及被动元件，但是提高频率将使MOSFET的开关损耗与驱动损耗大幅度增加，而软开关技术的应用可以降低开关损耗。目前的通信电源工程应用最为广泛的是有源钳位ZVS技术、上世纪90年代初诞生的ZVS移相全桥技术及90年代后期提出的同步整流技术。 1.1.1ZVS有源钳位 有源箝位技术历经三代，且都申报了专利。第一代为美国VICOR公司的有源箝位ZVS 技术，将DC/DC的工作频率提高到1MHZ，功率密度接近200W/in3，然而其转换效率未超过90%。为了降低第一代有源箝位技术的成本，IPD公司申报了第二代有源箝位技术专利，其采用P沟道MOSFET，并在变压器二次侧用于forward电路拓扑的有源箝位，这使产品成本减低很多。但这种方法形成的MOSFET的零电压开关(ZVS)边界条件较窄，而且PMOS工作频率也不理想。为了让磁能在磁芯复位时不白白消耗掉，一位美籍华人工程师于2001年申请了第三代有源箝位技术专利，其特点是在第二代有源箝位的基础上将磁芯复位时释放出的能量转送至负载，所以实现了更高的转换效率。它共有三个电路方案：其中一个方案可以采用N沟MOSFET，因而工作频率可以更高，采用该技术可以将ZVS软开关、同步整流技术都结合在一起，因而其实现了高达92%的效率及250W/in3以上的功率密度。 1.1.2ZVS移相全桥 从20世纪90年代中期，ZVS移相全桥软开关技术已广泛地应用于中、大功率电源领域。该项技术在MOSFET的开关速度不太理想时，对变换器效率的提升起了很大作用，但其缺点也不少。第一个缺点是增加一个谐振电感，其导致一定的体积与损耗，并且谐振电感的电气参数需要保持一致性，这在制造过程中是比较难控制的;第二个缺点是丢失了有效的占空比。此外，由于同步整流更便于提高变换器的效率，而移相全桥对二次侧同步整流的控制效果并不理想。最初的PWMZVS移相全桥控制器，UC3875/9及UCC3895仅控制初级，需另加逻辑电路以提供准确的次极同步整流控制信号;如今最新的移相全桥PWM控制器如LTC1922/1、LTC3722-1/-2，虽然已增加二次侧同步整流控制信号，但仍不能有效地达到二次侧的ZVS/ZCS同步整流，但这是提高变换器效率最有效的措施之一。而LTC3722-1/-2的另一个重大改进是可以减小谐振电感的电感量，这不仅降低了谐振电感的体积及其损耗，占空比的丢失也所改进。 1.1.3同步整流
第六讲：开关电源新技术 这里所说的新技术，是指最近20年内发展起来的技术内容，涉及开关电源的效率、动态响应、功率因数等概念。 1．1、软开关技术 开关管的损耗一直是开关 变换器设计中的一个核心问题。要 减小开关电源的体积，降低输出电 压纹波，提高开关频率是最直接有 效的方法，但开关管的损耗正是限 制开关频率提高的最大原因，开关 管在导通或关断状态下的损耗（称 为通态损耗和断态损耗）是比较小 的，但在导通和关断动作过程中的 损耗（称为导通损耗和关断损耗， 即开关损耗）非常大，因为在这时 开关管要同时承受高电压和大电 流。开关频率越高，开关损耗就越 严重。要降低开关损耗就必须从控 制开关管的开关过程着手，使开关 管上不能同时出现高电压和大电流。传 统的缓冲器（Snubber）电路（常用的 电路，主要是保证开关管安全工作）， 能减小一些开关损耗，但程度非常有限 而且又引入了缓冲电路的损耗。给出一 个典型的缓冲电路的形式（图3），图中 虚线框内部分为缓冲器电路。 谐振（Resonant）的方法是能够 大幅度降低开关损耗的方法。谐振概念的产生比较早，广泛用于机械工业的中频感应加热炉其实就是一个利用负载产生谐振的例子。但谐振的方法用于直流变换器则是在上世纪80年代才有较大的发展，首先建立起了零电压开关ZVS （Zero Voltage Switch）和零电流开关ZCS（Zero Current Switch）的概念，其基本思路是使开关管的电压或电流与外部谐振回路产生谐振，从而使开关管可以在零电压状态导通或是在零电流状态下关断。这种方法的困难在于保证开关管的零压或零流条件（不同输电压和不同负载条件入），为解决这一问题发展了准谐振变换器QRC（Quasi Resonant Converter）的技术，也有ZVS-QRC和ZCS-QRC两类。 谐振方式的变换器最突出的优点就是极大地降低了开关损耗，使变换器的工作频率提高到了MHz量级的水平，适合在一些对体积和重量要求极为严格的场合（比如飞行器）中使用。谐振技术另一个突出的应用是移相全桥（Phase Shift Full-Bridge）的线路，该线路中，谐振概念与移相PWM控制的方法巧妙结合，消除了谐振方式固有的缺陷，因而在通信等中大功率场合被广泛采用。除此之外，谐振方式则因器件电压电流应力过大、难以保证零开关条件、难以与PWM方式配合等原因不能得到普遍应用。 上世纪90年代出现的零电压转换ZVT（Zero Voltage Transition ）和零电流转换ZCT（Zero
开关电源概述 引言 随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。 一、什么是开关电源： 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。 二、开关电源的发展历程： 电子技术的飞速发展，作为电子系统心脏的电源也获得了空前进展。开关电源和线性电源是现代电子电源发展的两个主要方面，开关电源以功耗小、效率高、体积小、重量轻的优势几乎席卷了整个电子界，而线性电源则以其固有的稳定性仍占有一席之地。为了顺应现代电子技术设备对多种电压和电流的需求，在满足体积小、重量轻、效率高、抗干扰能力强的同时，还应有更好的可靠性和经济经济性。 开关电源的发展经历了从线性电源、相控电源到开关电源的发展历程，由于开关电源具有功率转换效率高、稳压范围宽、功率密度比大、重量轻等优点，从而取代了相控电源，成为通信电源的主体，并向着高频小型化、高效率、高可靠的方向发展。计算机控制、计算机通信和计算机网络技术的快速发展，为通信电源监控系统的发展和完善提供了外部条件，使其发展逐步实现少人值守，直至无人值守。 三、开关电源市场情况： 开关电源的研究开发和生产是从七十年化兴起的，八十年代初中国也开始了开关电源的研究工作，现在，开关电源已经在各种整机产品上得到了广泛的应用，其发展速度是惊人的。 其应用领域主要有： ?1、邮电通信：作程控交换机、移动通信基站电源。 ?2、计算机：人微言轻各种PC机服务器、工业控制机的开关电源。 ?3、家用电子产品：目前使用开关电源的家用电子产品有电视机、影碟机等。 ?4、其它行业：如电力、航天。军事等领域。 （一）国际开关电源市场情况 据资料显示，全球开关电源市场从1999年到2003年每年平均年增长率保持在10%以上。这是由于作为电源和开关电源最主要用户的计算机及其外转设备市场的不断发展，以通讯通信业的异军突起，促进了开关电源市场的日益增长，使全球开关电源市场呈现十分美好的前景。 目前，在计算机、电子仪器仪表和通信设备中应用得最多的开关电源，有AC/DC、DC/DC两种。到2 003年，AC/DC产品所占的市场份额，将从1999年的76%减少为70%，而DC/DC产品所占的市场份额，将从1999年的24%增长为28%。开关电源除了主要应用在计算机、仪器仪表和通信领域之外，还普遍用在通用工业和消费电子产品领域。 开关电源产品的特点是体积小、重量轻、效率高，正在向着模块化、因数、抗电磁干扰性强以及附加备用电池的方向发展。在开关电源领域，正在开展一毓的技术革新，例如功率系数的校正、相位调制、高频电源、零和零电流转换以及单片式转换调节器等，所有这些改进，都使开关电源的性能和效率大为提高，使其应用范围大拓宽，在新兴的通信领域大有用武之地。2003年上半年，世界上生产开关电源的厂商已达800多家。虽然开发电源的厂商不少，但是由于业内的竞争异常激烈，目前还没有哪一家有独家垄断市
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
浅谈软开关技术及其应用 于玲 【摘要】软开关技术在零电压、零电流条件下开通或关断,开关损耗较小,所以不仅使电力电子装置小型化、轻型化,而且提高了动态响应性能.与此同时,它还较好地消除了相应的开关噪声. 【期刊名称】《山东纺织经济》 【年(卷),期】2010(000)007 【总页数】2页(P100-101) 【关键词】软开关;谐振;脉宽调制 【作者】于玲 【作者单位】潍坊学院,山东潍坊,261061 【正文语种】中文 【中图分类】TP17 1 引言 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，控制开关元件的占空比来调整输出电压。开关电源由输入电路、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，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。 现代电力电子装置发展的趋势是小型化、轻量化，同时对装置的效率和电磁兼容性也提出了较高的要求。通常滤波电感、电容和变压器在装置的体积和重量上占很大比例。因此要设法降低他们的体积和重量。而提高工作频率可以减少变压器各绕组的匝数，并减少铁芯的尺寸。然而在高频化的同时，开关损耗会随之增加，电磁干扰也会随之增大。针对上述问题，出现了软开关技术，它利用以谐振为主的辅助换流技术，较好地解决了开关损耗和开关噪声的问题，继而允许开关频率大幅提高。 2 软开关的范畴 开关状态的转换并不是在瞬间完成的，它是一个开关过程。在很多电路中，开关元件在电压很大或电流很大的条件下，在门极的控制下开通或关断。开关过程中电压和电流并不为零，并出现了重叠，产生了一定的功率损耗即开关损耗。而且电压和电流的变化很快，其波形出现了明显的过冲，就导致了开关噪声的产生。开关损耗随着开关频率的提高而提高，阻碍着开关频率的升高；开关噪声带来了严重的电磁干扰问题，影响着周边电子设备的正常工作。而软开关技术就是在原来的开关电路中增加很小的电感Lr、电容Cr等谐振元器件，构成辅助换流网络，在开关过程前后引入谐振过程，开关开通前电压先降为零，或关断前电流先降为零，就可以消除开关过程中电压、电流的重叠，从而大大减小损耗和开关噪声，这样的电路就叫做软开关电路。 变换器的软开关技术实际上是利用电感和电容来对开关的开关轨迹进行整形，最早的方法是采用有损缓冲电路来实现。从能量的角度来看，它是将开关损耗转移到缓冲电路消耗掉，从而改善开关管的开关条件。这种方法对变换器的变换效率没有提高，甚至会使效率有所降低。目前所研究的软开关技术不再采用有损缓冲电路，而是真正减小开关损耗，而不是开关损耗的转移。与开关并联的电容产生的容抗能延
基于软开关技术的开关电源设计 软开关技术是近年来在电力电子领域快速发展的一项技术，它可以提高开关电源的效率，降低开关损耗，减小干扰，提高开关电源的可靠性。本文将基于软开关技术，介绍开关电源设计的相关内容。 1.开关电源设计的基本原理 开关电源是一种将输入电压变换成需要的电压、电流输出的电源。其基本原理是利用开关管控制输入电流的通断，在合适的时机将其中一根管子关断，另一根导电，从而改变电源的输入电压和输出电流。由于开关电源的开关频率通常较高，传统设计中会产生较大的开关损耗和电磁干扰。 2.软开关技术的工作原理 软开关技术是通过控制开关管的导通和关断时机，减小开关管的开关损耗和电磁干扰。软开关技术的工作原理主要包括以下几个方面：（1）零电压切换（ZVS）：在交流输入电压的零电压时，通过控制开关管的开关时机，使其在电流为零的时候关断，从而减小电流切换时的开关损耗。 （2）零电流切换（ZCS）：在交流输入电流的零电流时，通过控制开关管的开关时机，使其在电流为零的时候开启，从而减小电流切换时的开关损耗。 （3）硬开关和软开关并用：通过结合硬开关和软开关的优点，提高开关电源的效率和可靠性。 3.软开关技术在开关电源设计中的应用 软开关技术在开关电源设计中的应用主要包括以下几个方面：
（1）采用零电压和零电流切换技术，减小开关损耗，提高开关电源 的效率。 （2）采用合适的调制方式，控制开关管的导通和关断时机，降低电 磁干扰，提高开关电源的可靠性。 （3）结合硬开关和软开关的优点，设计可靠性高、效率高的开关电源。 4.软开关技术在开关电源设计中的一些问题和解决方案 在软开关技术的应用过程中，可能会遇到一些问题，如开关管的损坏、电源效率的下降等。 （1）合理选择开关管的参数，使其能够承受较大的电流和电压，提 高开关电源的可靠性。 （2）采用合适的电感、电容等元件，降低开关电源的损耗，提高效率。 （3）优化软开关的控制算法，减小开关过程中的损耗，提高效率。 总结：基于软开关技术的开关电源设计可以提高开关电源的效率，降 低开关损耗，减小干扰，提高可靠性。在开关电源设计中应用软开关技术 需要合理选择开关管的参数，采用合适的电感和电容元件，优化软开关的 控制算法等。随着软开关技术的不断发展和完善，相信软开关技术将在未 来的开关电源设计中发挥更加重要的作用。
软开关电源的研究与设计的开题报告 一、课题背景 软开关电源是一种新型的电源，其优点是具有高效率、小体积、轻重量等特点。尤其在功率变换电路中，软开关电源已经成为一种必备的技术。本研究将从软开关技术的理论基础出发，综合应用电子学、电力电子学等相关学科知识，对软开关电源进行深入研究，设计开发出一种高效、稳定、安全、可靠的软开关电源。 二、研究内容 （1）软开关电源的基本原理和特性研究。对软开关技术的原理、发展历程和特点进行了解和分析，在此基础上，探讨软开关电源的结构和工作原理，并阐述其在电力电子中的应用。 （2）软开关电源的设计与模拟。利用Matlab、Pspice等软件平台，建立软开关电源的电路模型，进行电路分析、参数计算、组件选型、信号处理等工作，并通过模拟验证电路设计方案的正确性。 （3）软开关电源的测试与实现。设计并制作软开关电源样机，利用先进的测试仪器，对其进行实验测试，分析测试结果，优化电路设计方案。 三、研究重点 （1）软开关电源的关键技术以及其在高频电源领域的应用； （2）对软开关电源的拓扑结构和控制策略进行系统优化和设计； （3）软开关电源的工作效率和安全性能的研究和分析。 四、研究意义
该研究拟开发出一种高效率、小体积、轻重量的软开关电源，将更 好地推动相关技术的发展，提高电源稳定性和可靠性，为电力变换领域 的发展做出一定的贡献。 五、研究方法 （1）综合了解软开关技术的学术研究现状和进展动态； （2）通过文献调研、实验测试、仿真分析等方法，深入探讨软开关电源的特点和优点； （3）在电路设计和实验测试过程中，结合电子学、电力电子学等多学科知识，注重理论与实践相结合。 六、进度安排 （1）前期准备，了解研究现状和技术应用前景，制定研究计划和进度安排，完成开题报告（2周）； （2）软开关技术的理论研究和分析，确定电路结构和控制策略（6周）； （3）电路设计和仿真分析，进行方案模拟和参数调试（4周）； （4）制作软开关电源样机，进行测试实验和数据分析（6周）； （5）完成研究论文及相关成果的汇报（2周）。 七、参考文献 [1] 董佩柏，刘雄飞，袁树忠.电力电子学[M].北京：清华大学出版社，2016. [2] 韩光宇，张俊维.软开关技术及其应用[M].北京：机械工业出版社，2018. [3] 苗春舟，林海林，王兴华.计算机仿真与Matlab程序设计教程[M].北京：机械工业出版社，2017. [4] 张伟，叶河森.电源电路设计实战[M].北京：电子工业出版社，2016.
开关电源技术发展综述 引言 开关电源技术作为一种高效、稳定的电源供应方案，在现代电子设备中得到广泛应用。本文将全面、详细、完整地探讨开关电源技术的发展历程、现状和未来趋势。 开关电源的基本原理 开关电源是通过周期性开关和断开来实现电源输出的一种电源供应方式。其基本原理是利用开关管的导通和截止，控制输入电源与负载之间的有效连接和断开。 开关电源的发展历程 1.第一代开关电源：早期的开关电源技术主要采用线性稳压方式，效率低下， 体积庞大。 2.第二代开关电源：20世纪70年代，随着微电子技术的进步，开关电源逐渐 发展为直流-直流转换器（DC-DC Converter），提高了效率和功率密度。3.第三代开关电源：21世纪初，高频开关电源得到快速发展，采用谐振技术、 软开关等新技术，进一步提高了效率和可靠性。 4.当前开关电源技术：当前，开关电源技术已广泛应用于电子设备、通信设备、 工业控制等领域，并在功率密度、效率和可靠性方面实现了显著的进步。 开关电源技术的应用领域 1.电子设备：开关电源广泛应用于计算机、手机、平板电脑等消费电子产品的 电源模块中，提供稳定、高效的电源供应。 2.通信设备：移动通信基站、通信交换设备等通信设备对电源稳定性和效率要 求高，开关电源成为首选。 3.工业控制：工业设备对电源的要求较高，开关电源可以提供稳定的电源输出， 并具有较强的抗干扰能力。 4.其他领域：医疗设备、航空航天、车载设备等领域也都广泛应用了开关电源 技术。
开关电源技术的优势和挑战 优势 1.高效率：开关电源相比线性稳压方式，具有更高的能量转换效率，减少能源 浪费。 2.小体积：开关电源可以实现更小的体积和重量，有利于提高设备的便携性和 集成度。 3.稳定性好：开关电源能够提供稳定的输出电压和电流，对电源波动和负载变 化具有较强的适应性。 4.可靠性高：现代开关电源技术采用先进的保护电路和故障检测机制，提高了 系统的可靠性和稳定性。 挑战 1.电磁干扰：开关电源在切换过程中产生较大的电磁干扰，需要采取措施进行 抑制，以免影响设备的正常工作。 2.效率损耗：开关电源在切换过程中会有能量损耗，需要采取一些改进措施， 提高功率转换效率。 3.成本压力：高性能的开关电源需要采用高质量的元器件，成本较高，对制造 商提出了一定的要求。 开关电源技术的未来趋势 1.高功率密度：随着电子设备的小型化和便携化趋势，开关电源需要实现更高 的功率密度，以满足设备的需求。 2.高效率：节能环保是当今社会的要求，开关电源技术需要不断提高转换效率， 减少能源浪费。 3.智能化：开关电源技术将向着智能化方向发展，通过智能控制、自适应调节 等技术，提高系统的稳定性和可靠性。 4.绿色设计：在开关电源的设计中，注重环境友好型，采用无铅焊接、低功耗 等措施，减少对环境的影响。 结论 开关电源技术经过多年的发展，已成为现代电子设备中不可或缺的一部分。在未来，开关电源将继续朝着高功率密度、高效率、智能化和绿色设计的方向发展，为电子设备提供更稳定、高效的电源供应。
开关电源软启动工作原理 开关电源是目前广泛应用于电子领域的一种稳压电源，具有高效率、高可靠性、易于实现微型化等优点，因此已成为大多数电子设备的必需品。其中软启动技术是开关电源中的一项核心技术，本文将详细介绍开关电源软启动的工作原理。 首先，我们需要了解开关电源的结构和原理。开关电源一般由输入滤波电路、整流桥、功率因数校正电路、变换器、输出电路、控制电路等几个部分组成。变换器是开关电源的核心部分，其作用是将输入电压变换为恒定的输出电压或电流。变换器一般由开关管和输出电感组成，通过对开关管的控制，使得输入电压按照一定的规律经过输出电感产生输出电压。 软启动技术是为了避免在电源启动瞬间产生大电流和高压而采用的一种保护措施。一般来说，开机瞬间时刻会出现短暂的电压峰值和电流峰值，这样就会对电源和其连接的设备产生不良影响。因此，软启动技术在开机时逐步加大输出电压，使得开机电流逐渐升高，从而避免了电压和电流尖峰。 软启动技术的实现原理如下：首先，在开机前，输入AC电源经过整流滤波后，经过控制电路或PWM芯片进行控制。按照设定的逻辑控制，PWM芯片开始逐渐调整输出电压。在调整输出电压的过程中，开关管被电路控制，使得输出电流和电压逐渐升高，从而避免了电流尖峰和电压尖峰。在输出达到设定值后，软启动结束，控制电路或PWM 芯片开始正常工作。 软启动技术的优点在于能够避免电源在开机瞬间产生大电流和高压，从而降低了开机时的噪声和电磁干扰，保护了电源和其连接的设备。同时，软启动技术还可以降低电源的使用寿命，提高了电源的稳定性和可靠性。 总之，开关电源软启动技术是一项非常重要的保护措施，它可以避免电源在启动瞬间产生过大的电流和高压，从而提高了电源的使用
基于软开关技术的开关电源设计 简介 开关电源是一种用于电子设备中的高效能源转换系统，它将输入的电力转换成符合负载要求的电力，稳定可靠，广泛应用于各种电子设备中。软开关技术是一种改进传统硬开关技术的技术，它通过在开关管上加入合适的电容和电感元件来实现输出电压的平滑转换，并保证当电流不为零时开关管处于关断状态，从而减少能量损耗和EMI噪声。本文将介绍基于软开关技术的开关电源设计方法和注意事项。 软开关电源设计原理 软开关电源的基本结构框图如下： +Vcc --+ | R1 | +--__|--+---o Vout | D1 | | +-----+ C1 | Q1 |__b__| | +-----+ | | Primary o | | o Secondary +----------o o------------------o Ground 其中，Q1为MOSFET开关管，D1为防反二极管，C1为输出电容，R1和L1为软开关电路中的元件，它们分别用于控制Q1的开关时间和输出电压的波形。 Q1开关时的过程可以分为四个主要状态： 1.Q1关断，D1导通，电感L1储存电荷； 2.Q1关断，D1截止，C1输出，电感L1储存能量； 3.Q1导通，D1截止，输出变化缓慢，电感L1提供电流； 4.Q1导通，D1截止，输出达到稳态，C1和L1共同提供平稳输出电 压。 这样，软开关电路减少了传统开关电路中硬开关时的能量损耗和EMI噪声。
软开关电源设计方法 选择开关管 选择适合特定应用的MOSFET是软开关电源设计中至关重要的一步。常见的选型指标有： 1.额定电压和电流； 2.开关速度； 3.典型导通电阻； 4.封装类型和体积； 5.成本和可获取性。 计算电路参数 硬开关电源的变压器绕组匝数、电感电容和电阻值通常是固定参数，而软开关电源中它们的选择和计算则更加复杂。主要的计算参数有： 1.输入电压范围和输出电压要求； 2.输出电流范围和负载特性； 3.开关频率和占空比； 4.转换效率和损耗功率； 5.输出电容和电感元件参数。 设计软开关电路 软开关电路的设计包括两个方面：开关管的驱动电路和软开关元件的选型和布局。 1.驱动电路设计：基于驱动芯片和隔离器的开关管驱动电路可以通过改 变电压、电流和占空比来实现对开关管的控制。 2.软开关元件选型和布局：软开关电路中的电感和电容元件应该根据输 出电压和电流负载来进行综合考虑。布局方式应该尽可能减少交叉感应和EMI 噪声问题。 调试和部署 软开关电源设计完成后需要进行系统级别的测试和调试。关注主要参数和性能指标，如输出电压、电流、峰值电压、效率和EMI噪声等。最后，将软开关电源进行部署和应用，确保其能够满足设备运行的要求并保证其稳定可靠。