直流开关电源的软开关技术
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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。
1.引言将谐振变换器与PWM技术结合起来构成软开关PWM的控制方法,集谐振变换器与PWM控制的优点于一体,既能实现功率开关管的软开关,又能实现恒频控制,是当今电力子技术领域发展方向之一。
在直/直变换器中,则以全桥移相移控制软开关PWM变换器的研究十分活跃,它是直流电源实现高频化的理想拓扑之一,尤其是在中、大功率的应用场合。
目前全桥移相控制软开关PWM变换器的研究热点已由单纯地实现零电压软开关(ZVS)转向同时实现零压零流软开关(ZVZCS)。
全桥移相控制ZVS方案至少有四点缺陷:全桥电路内有自循环能量,影响变换效率。
副边存在占空度丢失,最大占空度利用不充分。
在副边整流管换流时,存在谐振电感与整流管的寄生电容的强烈振荡,导致整流管的电压应力较高,吸收电路的损耗较大,且有较大的开关噪音。
滞后臂实现零电压软开关的范围受负载和电源电压的影响。
另外,在功率器件发展领域,IGBT以其优越的性价比,在中大功率的应用场合已普遍实用化,适合将IGBT的开关方式软化的技术则是零电流开关(ZCS)。
因而,针对全桥移相控制ZVS方案存在的问题,各种全桥相移ZVZCS软开关的方案应运而生。
2.全桥ZVZCS软开关技术方案比较目前,正在研究或已产品化的全桥ZVZCS软开关技术主要有以下3种:变压器原边串联饱和电感和适当容量的隔直阻断电容。
变压器原边串联适当容量的隔直阻断电容,同时滞后臂的开关管串联二极管。
利用IGBT的反向雪崩击穿电压使原边电流复位的方法实现ZCS软开关。
除方案3为有限双极性控制方式以外,其它几种方案的控制方式全为相移PWM方式。
上述几种方案都能解决全桥相移ZVS的固有缺陷,如大幅度地降低电路内部的自循环能量,提高变换效率;减少副边的占空度丢失,提高最大占空度的利用率;软开关实现范围基本不受电源电压和负载变化的影响,实现全负载范围内的高变换效率。
为提高电路的开关频率准备了条件,使整机的轻量化,小型化成为可能,可进一步提高整机的功率变换密度,符合电力电子行业的发展方向。
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。
基于零电压准谐振技术的直流开关电源实现软开关丁莉【摘要】本设计的开关电源系统包括:输入整流滤波电路、变换电路、芯片控制电路、输出滤波电路、反馈补偿电路.输入整流滤波电路主要由整流桥和滤波电容组成,在选择整流桥时要考虑输入电压的范围,整流桥的耐压值要大干最大输入电压,输入端的滤波电容一般为薄膜电容交流400V.变换电路由变压器和开关管等元件组成,变压器既起到隔离作用又有电压转换的作用.【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2011(000)005【总页数】1页(P55)【关键词】零电压;准谐振技术;直流开关【作者】丁莉【作者单位】吉林电子信息职业技术学院,吉林,吉林,132000【正文语种】中文通过利用软开关技术改进直流开关电源对直流开关电源的软开关技术进行研究。
设计一款直流开关电源其技术指标如下:输出电压直流:DC+28V±0.5V输出额定电流:10A最小负载1A输入交流电压范围:AC 105~130V208~240V输出纹波电压:50mv(峰—峰值)输出调整率:±2%额定输出功率:280W效率:80%此款直流开关电源为大功率电源利用软开关技术可以降低损耗提高效率,电源与线性直流电源的主要区别就是增加了开关管,而开关管是主要的损耗元件,开关管的损耗主要来自于开关管的关断损耗,所以根据技术指标拟采取零电压开关准谐振方法进行设计降低开关管在关断时刻的损耗。
主电路采用半桥型因为半桥变换器开关管承受的电压为电源的电压顾可应用在电源电压较高的场合,半桥变换器是由半桥逆变器、高频变换器和输出整流滤波电路组合而成的,因此也属于直流—交流—直流变换器。
2.1 半桥逆变器工作原理。
半桥逆变器的主电路是由两个相等的电容C1和C2构成一个桥臂,开关管Q1和Q2及其反并二极管D1和D2构成另一桥臂,两桥臂的中点A和B为输出端,可以通过变压器输出,也可由这两段直接输出。
因电容C1=C2容量较大,故Vc1=Vc2=1/2Vin,中点B的电位基本上不变,为VB=1/2Vin。