正向激励低噪声开关电源E类开关的特征-电子工程世界

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　　对于工作频率超过100kHz的开关电源，为要同时减小损耗和噪声，电路中需要采取在开关速度非常高时也不会产生噪声，或者开关速度非常低时也不会产生损耗的措施。准E类开关可解决问题后者，即开关速度非常低时也不会产生损耗；准E类开关使用高速开关器件就可解决问题前者，即开关速度非常高时也不会产生噪声。

　　E类开关的特征之一是开关断开时为谐振波形，其最简单电路就是与开关器件并联电容，这样，开关器件两端电压缓慢上升，此间开关器件的电流迅速降到零。电压电流同时不为零的时间变短，因此，损耗减小了。图1所示为开关器件并联电容时的状态波形，图1中，电流降到零时电压越小其损耗就越小，若使用的电容C容量较大，开关断开时电压近似0V，然而，开关管导通时损耗增大。这时，开关器件的电流为零，虽电容中有谐振电流，但无损耗。然而，电容充电电压在导通时通过开关器件放电产生损耗。

　　图1 开关器件并联电容时波形

　　E类开关另一特征是开关导通时开关器件两端电压为零，为此，电容两端电压应由再次谐振降到零，电压与电流同时不为零的时间变短，损耗减小。图2所示为开关管导通时的电压和电流波形。图中，电流增大之前电压越接近0V，损耗越小。

　　这样，E类开关在开关管断开和导通时都可减小损耗，开关管断开和导通时都由于产生谐振使电流或电压为零，开关管断开时变压器的漏感，或开关管导通时变压器一次绕组的电感同开关器件两端并联的电容产生谐振。由此可见，E类开关可减小损耗。

　　图2 开关管导通时的电压和电流波形

　　噪声是一种能量释放，若无功耗也就无噪声，若功耗在电阻上以热量形式完全消耗掉，也就无噪声，但作为热量不能完全散发掉就成为辐射噪声。电流及电压变化率越大，电流传输线路越长，或者施加电压的面积越大，则噪声电平就越高。准E类开关中使用的开关器件是高速器件，流经器件自身电流变化率较大，但由于电流传输线路短可抑制噪声的辐射。另外，与开关器件并联电容可减小线路长引起变压器的电流变化率，理论上该电容要靠近开关器件接续。安装开关器件的散热器在开关器件与电容并联时成为大面积的电极，这个大面积电极的电压变化率也随电容变小，因此，抑制了噪声的辐射。

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