电源技术基础：有效减少开关损耗的“软开关”技术-电子工程世界

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

　磁性元件的体积和重量在开关电源中占有很大比例，而开关电源的发展方向是体积小、重量轻和低成本，高频化可以有效的减小磁性元件的体积和重量，即开关器件的工作频率越高，其体积和重量越小。传统的DCOC变换器中，开关器件工作在硬开关状态。

　　硬开关的缺点如下：

　　(1)开通和关断过程损耗比较大;

　　(2)感性关断问题：

　　当电路中有感性器件时，开关器件关断时，会感应出很高的电压尖峰，极易损坏开关器件;

　　(3)容性开通问题：

　　当开关器件在高压下开通时，开关器件结电容中的能量将全部消耗在该器件上，从而易使该开关器件因为过热而损坏;

　　(4)二极管反向恢复问题：

　　二极管由导通变为截止时，有一个反向恢复时间，在此时间内，二极管仍处于导通关态，若立即开通与其串联的开关器件，会产生很大的冲击电流，易损坏该开关器件。

　　由于硬开关存在以上缺点，限制了开关器件工作频率的提高，在软开关技术出来之前，功率开关器件的开关损耗是很大的。为了弥补硬开关工作的不足，提出了软开关技术。

　　软开关技术的原理

　　所谓“软开关”是与“硬开关”相对应的。硬开关是指在功率开关的开通和关断过程中，电压和电流的变化比较大，产生开关损耗和噪声也较大，开关损耗随着开关频率的提高而增加，导致电路效率下降;开关噪声给电路带来严重的电磁干扰，影响自身及周边电子设备的正常工作。

　　软开关是在硬开关电路的基础上，加入电感、电容等谐振器件，在开关转换过程中引入谐振过程，开关在其两端的电压为零时导通;或使流过开关器件的电流为零时关断，使开关条件得以改善，降低硬开关的开关损耗和开关噪声，从而

　　提高了电路的效率。

图1 理想状态下软开关和硬开关波形比较图

　　软开关包括软开通和软关断两个过程：

　　理想的软开通过程是：开关器件两端的电压先下降到零后，电流再缓慢上升到通态值，所以开通时不会产生损耗和噪声，软开通的开关称之为零电压开关。

　　理想的软关断过程是：开关器件两端的电流先下降到零后，电压再缓慢上升到通态值，所以关断时不会产生损耗和噪声，软关断的开关称之为零电流开关。

　　功率开关管的软开关理想波形和硬开关波形如图1所示，由图可以看出，在硬开关状态下，功率开关管两端的电压、电流有明显的交叠区，在此交叠区内产生开关损耗;而在软开关状态下，功率开关管两端的电压、电流几乎没有交叠区，所以也就不会产生开关损耗。

关键字：电源技术开关损耗 “软开关”技术编辑：探路者引用地址：电源技术基础：有效减少开关损耗的“软开关”技术

上一篇： 入门指导：步进电机正反转处理方案　
下一篇：电源三大“潜规则”特征教你看懂电源设计

推荐阅读最新更新时间：2023-10-12 22:38

中国固态锂电池突破海深电源技术打破日本技术封锁

中科院青岛生物能源与过程研究所近日发布信息称，该所青岛储能院崔光磊团队开发的“青能I号”固态锂电池系统，随中科院深渊科考队远赴马里亚纳海沟执行TS03航次科考任务，为“万泉”号深渊着陆器控制系统及CCD传感器提供能源，顺利完成万米全海深示范应用。这标志着，我国已经完全突破海深电源技术瓶颈，掌握了全海深电源系统的核心技术，并成为继日本之后，世界上第二个成功应用全海深锂二次电池动力系统的国家。任务期间，使用固态锂电池的“万泉”号深渊着陆器累计完成9次下潜，深度均大于7000米，其中6次超过10000米，最大工作水深10901米，累计水下工作时间134小时，最大连续作业时间达20小时。据了解，大容量固态聚合物锂电池“青

[电源管理]

ROHM 的MOSFET PrestoMOS产品群又增新品“R60xxMNx系列”

随着社会的不断进步，人们越来越关心我们赖以生存的地球，但能源消耗是现在最为重要最为紧迫的问题。要从根本上解决能源问题，除了寻找新的能源，节能是关键的也是目前最直接有效的重要措施。据称，在全球的电力需求中，近50%被用于驱动电机，导致全球的电力局势逐年严峻。随着科学技术的不断发展，变频技术的使用也越来越广泛，变频空调、变频洗衣机、变频冰箱等在我们的生活中无处不在，不管是家用电器还是工业设备都会使用到变频技术。大大的降低了能源上的浪费。在这种背景下，全球知名半导体制造商ROHM公司推出了MOSFET PrestoMOS※产品群“R60xxMNx系列”产品，使搭载变频器的白色家电及工业设备的电机驱动功耗降至更低。满足了现在的节能需求。

[家用电子]

ROHM 的MOSFET PrestoMOS产品群又增新品“R60xxMNx系列”

跟电源专家陶显芳学电源技术（一）：漏感与分布电容对输出波形的影响（上）

　　图1是单激式开关电源的基本原理图。图中，T为开关变压器，N1和N2分别为开关变压器初、次级线圈；LS为开关变压器的漏感，为开关变压器初级线圈的励磁电感；CS为开关变压器初级线圈的分布电容，RL为开关变压器次级线圈的输出负载，Q1为电源开关管。　　变压器初级线圈或次级线圈的分布电容Cs可按下式进行计算：　　（1）　　式中，为第 i层与 i+1层线圈之间的静态电容，i = 1、2、3、• • •、n ，n为所求总分布电容的变压器初级线圈或次级线圈的层数； gi为第 i层与 i+1层线圈之间的平均周长； Kui为第i 层与i +1层线圈之间分布电容的动态系数，，它与加到电容两端的电压有关， Ku是一个小于1

[电源管理]

跟电源专家陶显芳学<font color='red'>电源技术</font>（一）：漏感与分布电容对输出波形的影响（上）

电源技术中I2C及PM Bus总线

随着IT技术对工业电源技术的渗透，数字工业电源技术应运而生，由于数字工业电源的控制灵活、结构变化灵活、调节、维护方便和造价低的一系列优点，代表了工业电源技术的发展方向。而在数字工业电源中，总线技术发挥了很重要的作用，本文结合数字工业电源中常用的总线技术加以介绍。 2 I2C总线 I2C总线是英文“Inter Integrated CIRCUIT Bus”的缩写，常译为“集成电路间总线”或“内部集成电路总线”。I2C总线以它强大的控制能力和精巧的电路结构，得到各生产厂家的认可。目前，I2C总线在许多电子产品中得到了广泛应用。 I2C总线接口的有关技术指标最早在1982年确定。PHILI

[电源管理]

现代电子系统中电源技术的发展和应用

绿色、环保、高效、节能，已成为当代电子系统发展的主流和趋势。在现代电子系统中，数据处理速度越来越快，数据流量和存储空间越来越大，系统稳定性、可靠性越来越高，而电子设备体积不断减小，集成度不断增高，功耗不断降低。特别是现代手持便携设备和远程控制设备不仅要求电子系统集成度高、体积小，而且要求整个系统功耗低，电池在相同体积和功耗下待机时间更长。电子设备外形变得越来越简单，终端产品变得更加小巧，集成电路生产商需要设计出更加紧凑小巧的封装。由于系统内处理器、存储器及其他集成电路数量不断增加，产生更多热量，使热管理在系统设计中变得非常重要。这些因素给集成电路生产商和电子设计工程师带来了更多挑战。 1 电源技术的发展趋势和种类

[电源管理]

现代电子系统中<font color='red'>电源技术</font>的发展和应用

最新AC/DC电源技术兼具功率因数与高效率

在电子机器开发上，电源的高效率化益形重要。不仅面临电力能源问题的日本，在全世界的电力公司，功率因数校正机器的推广及改善日益重要。在此介绍能兼具功率因数校正与待机高效率的AC/DC电源技术。　　首先先针对功率因数与功率因数校正电路(Power factor correction；PFC)做简单的说明。所谓功率因数，是指有效电流占总电流的比例。功率因数将交流电的电压与电流的相位差定为φ，以功率因数＝COSφ算出，电压与电流没有相位差的正弦波时为1。简单地说，单纯的电阻负载由于电压与电流波形不产生相位延迟，功率因数为1。　　不过，现代的电子机器大多用的是交换式电源，使用电容来让交流电压平滑化(称为电容输入型整流平滑)。因使用平滑

[电源管理]

电源技术的进展与电源管理的应用

电能是目前人类生产和生活中最重要的一种能源形式。合理、高效、精确和方便地利用电能仍然是人类所面临的重大问题。采用电力电子技术的电源装置给电能的利用带来了革命。在世界范围内，用电总量中经过电力电子装置变换和调节的比例已经成为衡量用电水平的重要指标，目前全球范围内该指标的平均数为40%，据美国国家电力科学研究院预测，到2010年将达到80%。这对电源技术提出了新的挑战。上世纪80年代，提出了电源制造中电力电子集成概念，明确了集成化是电力电子技术未来发展的方向，是解决电力电子技术发展面临障碍的最有希望的出路。电源集成电路逐步成为功率半导体器件中的主导器件，把电源技术推向了电源管理的新时代。电源管理

[电源管理]

减小50%开关损耗的MOSFET

　　飞兆半导体推出 40V P 沟道 PowerTrench MOSFET 产品 FDD4141，为功率工程师提供快速开关的解决方案，可将开关损耗减少一半。FDD4141 具有低导通阻抗 (RDS(ON))，与目前的 MOSFET 比较能降低栅极电荷(QG) 达 50%，可让便携、计算、消费和家庭娱乐产品中的异步降压、电池充电和逆变器开关等应用，以更高的速度进行切换，而不会产生过多的热量。快速开关是步降转换器等开关速度需要达到数百 kHz 应用的必备条件。尽管其它 MOSFET 解决方案亦可在较高频率下进行切换，惟这些解决方案的栅极电荷较高，造成发热更多、效率降低。　　FDD4141采用飞兆PowerTrench 工艺技术

[新品]

热门资源推荐
热门放大器推荐

小广播

热门活动

换一批

■免费申请 | 上百份MPS MIE模块，免费试用还有礼！

■PI 电源小课堂|无 DC-DC 变换实现多路高精度输出反激电源

■有奖直播报名:大联大世平集团&恩智浦 | AI 无所不在，单板电脑也可以

■2024 瑞萨电子MCU/MPU工业技术研讨会——深圳、上海站，火热报名中

Vishay线上图书馆

白皮书技术文章视频热门推荐