軟開關DC-DC變換器為什麽這樣受歡迎?
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在當前的工作和市場應用過程中,全球範圍內的DC-DC變換器主要存在有硬開關和軟開關兩種開關管技術。相比較傳統的硬開關模式,軟開關不僅可以降低損耗,還可以有效的避免電磁幹擾問題,因此軟開關在2010年之後開始逐漸成為業內主流方向。本文將會就DC-DC軟開關技術展開簡要敘述,幫助工程師更全麵的了解該種技術的實踐原理。
相信很多使用過硬開關DC-DC轉換器的工程師都比較清楚的一點是,在傳統的PWM DC-DC變換器中,功率元件MOSFET管主要是被當做開關管使用,借由開關管的開關方式傳送能量。然而在運行的過程中,當開關頻率不斷提高,雖然輸出LC濾波元件體積可大幅縮小達到降低成本與小型化的目的,卻因單位時間內的功率元件開關次數相對增加,開通及關斷所帶來的開關損耗及電磁幹擾,而減少開關損耗的途徑就是實現開關管的軟開關,因此軟開關技術應運而生。
在不斷研發革新的過程中,目前全球常見的DC-DC軟開關控製技術目前主要分為零電壓開通和零點流關斷兩種。軟開關過程軌跡圖和軟開關過程中的電壓電流波形。
黄瓜AVAPP可以比較清楚的看出,當DC-DC轉換器在使用了軟開關的控製方式後,當開關開通前電壓先降到零,而在關斷前則電流先降到零。這樣的方案設置可以有效的消除開關過程中電壓、電流的重疊區域,從而大大減小甚至消除了開關損耗。
為了能夠更好的比對硬開關、軟開關兩種控製方式的優缺點,黄瓜AVAPP可以測量兩種DC-DC開關管的開關軌跡,並進行對比。開關管分別工作在硬開關、軟開關條件下的開關軌跡。在圖3中可以看到接感性負載時,開關管工作在硬開關條件下的開關軌跡,圖中虛線部分為開關管的安全工作區。黄瓜AVAPP可以比較清晰的看到,如果不改善開關管的工作條件,其開關軌跡很可能會超出安全工作區,導致開關管的損壞。而相比於硬開關,軟開關下的開關管工作條件很好,不會超出安全工作區。
通過這兩種控製方法的對比,相信各位工程師也能夠看到軟開關具有明顯的優勢,這種技術可以有效的解決硬開關PWM DC-DC變換器的開關損耗,同時還可以實現零電壓容性開通和零電壓感性關斷、電磁幹擾等問題。由此可見,軟開關的控製方法將會成為未來DC-DC新產品研發的主要方向。
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