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軟開關(guān)技術(shù)的由來
發(fā)布時間:
2023-04-04
自1970年前后,高效率的開關(guān)式穩(wěn)壓電源取代了以往的串聯(lián)降壓器式的直流電源,隨即迅速發(fā)展,不僅不再需要大型散熱片,而且可以較輕的高頻變壓器取代笨重的工頻變壓器,以實現(xiàn)符合體小量輕電源的需求。
至1980年前后,開關(guān)頻率高頻化的技術(shù),對于小型化的實現(xiàn)產(chǎn)生了莫大的效果。若是100W左右(5V, 20A)的正向變換器,僅經(jīng)歷10年即較其實用化初期的標準2kHz,提高成為200^-500kHa之間,形體上僅為初期的1/10,確己實現(xiàn)了小型化的需求。
然而,進入1980年代以后,執(zhí)行高頻化提升的結(jié)果導致了因半導體開關(guān)器件的開關(guān)損耗及變壓器的泄漏電感所引發(fā)的轉(zhuǎn)換時沖擊(浪涌)劇增,終于得知,難以期待符合更進一步的體小量輕化電源的需求。
基本的直流變換器的開關(guān)管采用PWM控制方式時,由于開關(guān)管不是理想器件,在開通時開關(guān)管的電壓不是立即下降到零,而是有一個下降時間,同時電流也不是立即上升到負載電流,也有一個上升時間,在這段時間里,電流和電壓有一個交疊區(qū)而產(chǎn)生損耗,即開通損耗。同樣,開關(guān)管關(guān)斷時,開關(guān)管兩端的電壓不是立即從零上升到電源電壓,流過電流也不是立即下降到零,在交疊時間里產(chǎn)生關(guān)斷損耗。這兩種損耗統(tǒng)稱為開關(guān)損耗,開關(guān)管的這種工作狀態(tài)為硬開關(guān)狀態(tài)。
減小開關(guān)損耗的途徑就是實現(xiàn)開關(guān)管的高頻軟開關(guān),軟開關(guān)的另一個名字叫“準諧振開關(guān)”,即應(yīng)用諧振原理,使開關(guān)管的電壓和電流波形按正弦或準芷弦規(guī)律變化,當電流過零時,使開關(guān)管關(guān)斷,或電壓過零時,開關(guān)管開通,實現(xiàn)開關(guān)損耗為零,從而可將開關(guān)頻率提高。
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