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：电源的电磁干扰技术设计要点
下一篇：如何选择电源

推荐阅读最新更新时间：2023-10-12 22:38

开关电源技术发展值得关注的十个点

开关电源技术发展值得关注的十个点　　上世纪60年代，开关电源的问世，使其逐步取代了线性稳压电源和SCR相控电源。40多年来，开关电源技术有了飞迅发展和变化，经历了功率半导体器件、高频化和软开关技术、开关电源系统的集成技术三个发展阶段。　　功率半导体器件从双极型器件(BPT、SCR、GTO)发展为MOS型器件(功率MOSFET、IGBT、IGCT等)，使电力电子系统有可能实现高频化，并大幅度降低导通损耗，电路也更为简单。　　自上世纪80年代开始，高频化和软开关技术的开发研究，使功率变换器性能更好、重量更轻、尺寸更小。高频化和软开关技术是过去20年国际电力电子界研究的热点之一。　　上世纪90年代中期，集成电力电子系统和集

[电源管理]

高通公司选择IDT 开发基于无线电源技术的集成接收器芯片

拥有模拟和数字领域的优势技术、提供领先的混合信号半导体解决方案的供应商 IDT®公司 (Integrated Device Technology, Inc.; NASDAQ: IDTI)和美国高通公司(Qualcomm Incorpo-rated, NASDAQ: QCOM)宣布，两家公司已经展开合作，促成IDT在高通WiPower™技术基础上开发用于消费电子设备的一款集成电路(IC)。这款IC在设计上将满足高通最新的近场磁共振无线电源充电解决方案要求，该解决方案可以无空间限制地为包括手机和其他充电电池/低功率直充设备在内的消费电子提供充电。 IDT 公司副总裁兼模拟与电源部门总经理ArmanNaghavi表示：“我

[电源管理]

Densei-Lambda推出第5代产品，拥抱开关电源技术和市场巨变

电源厂商电盛兰达(Densei-Lambda)日前在北京宣布推出第五代开关电源产品，以满足业界对环保(符合欧盟ROHS指令)、小型化、高效化开关电源产品的需求。会上，Densei-Lambda推出了4个系列电源新产品、新机型。包括两款第五代新产品——AC-DC标准开关电源HWS系列和CC-E系列DC-DC转换器；业界首次以1U尺寸实现1500W功率的小型大容量CVCC可变电源Genesys系列；以及强调性价比的AC-DC封装型电源SWS系列。其中，HWS系列是一种输出容量15W－1500W，输出电压3.3V－48V的高效小型产品。与旧型产品相比，在确保同等输出功率的同时减小了50%的体积。该系列阵容丰富，有封装型、无封装型

[焦点新闻]

服务器电源技术及标准介绍

　　作为服务器运行的“动力系统”，电源系统的整体性能无疑是提高服务器整机系统可用性、可靠性的关键之一，不仅实现键盘、鼠标、系统时钟、软件开关机以及提供服务器网络远程唤醒必备电源，实现诸如多路处理器、多个高速大容量硬盘以及高速I/O外设的负载需求等整机扩展性也需要足够的电力支持，而且从整体机箱内部结构设计上来说，电源系统也功不可没，如有效设计的电源风扇除可以给自身提供足够的制冷外，还可调整整个机箱系统的散热；另外，如果本机电源系统采用可变速风扇设计，还可根据自身及环境温度调节转速，并减少自身发热量和降低噪音；而冗余技术的采用更可以提高本机电源的可靠性和可用性。所以，如果您在搭建高可用服务器网络系统的时候，除了寻找可靠的UPS外部电源

[电源管理]

Diodes DFN2020封装P通道MOSFET降低负载开关损耗

Diodes公司 (Diodes Incorporated) 新推出的DMP1022UFDF及DMP2021UFDF P通道MOSFET采用了设计小巧的2mm x 2mm DFN2020封装，分别提供12V和20V的额定值。新产品适用于追求高效电池管理的平板电脑、智能手机、超极本等便携式消费性电子产品的负载开关，以及物联网的应用。两款MOSFET在低栅极驱动情况下提供低导通电阻，有效满足那些希望用简易的方法关闭低压电源轨的电路设计人员。这还确保低至1.5V的电源轨能够以最低通损耗进行开关。DMP1022UFDF在-2.5V栅极驱动下的导通电阻少于20m ；DMP2021UFDF在-1.8V栅极驱动下的导通电

[电源管理]

通信电源技术进步与回顾

近几年，在电话网、移动网、互联网高速发展的带动下通信电源（含动力设备及环境监控系统）的产品品种、规格、系列、质量及产品新技术的采用，都有长足的进步，与20世纪90年代相比最显著的变化是：（1）大批应用新技术、新器件的低耗节能产品完全替代了过去的高能耗产品，体积也缩小了；（2）产品的适用性、完整性、配套性更符合国内通信局站的需要；（3）产品的自动化程度高，监控能力强，加快实现无人或少人维护和值守。　　根据《通信局站电源系统总技术要求》行业标准，局站电源系统将由市电交流（含自备交流电源）、高压配电、直流电源与蓄电池组、低压配电、UPS（不间断电源）、动力与环境集中监控等六大分系统组成，现照此就它们的技术进步

[电源管理]

延长便携式电源寿命短期内难突破

　　也许有一天，你的iPod或笔记本的电池可以用上好几个星期。但在此之前，你就必须想尽一切办法来让你的设备尽可能地运行更长时间。　　可是到了最后，无论是MP3播放器、手机还是PC，还是会发出一个象征着不详的闪光符号，或者令人沮丧的“哔哔”声－这意味着它们即将耗光电池的电量。你一定要做好准备，因为这个“电池电量过低”的警报一旦出现，你的设备马上就会关机了。　　在市场总额达到550亿美元的全球电池市场，电源的化学难题是核心问题。工程师们已经对各种设备作出了改进，使得在尺寸如书本大小的设备上观看完整的电影成为了现实，但便携式电源技术却没有跟上这个发展的步伐。　　在电池行业经营多年的Zpower公司首席执行官R

[手机便携]

解析：LED开关电源技术四大趋势

随着 LED照明产业的快速发展， LED 电源市场也快速膨胀。一方面，传统电源厂商纷纷推出LED电源产品，另一方面，众多创业型的企业也纷纷成立。根据专家分析未来LED电源的四大发展趋势。　　一、非隔离DC/DC技术迅速发展　　近年来，非隔离DC/DC技术发展迅速。目前一套电子设备或电子系统由于负载不同，会要求电源系统提供多个电压挡级。如台式PC机就要求有+12V、+5V、+3.3V、-12V四种电压以及待机的+5V电压，主机板上则需要2.5V、1.8V、1.5V甚至1V等。一套AC/DC中不可能给出这样多的电压输出，而大多数低压供电电流都很大，因此开发了很多非隔离的DC/DC，它们基本上可以分成两大类。一类在内部含有功率

[电源管理]

热门资源推荐
热门放大器推荐

小广播

热门活动

换一批

■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

■Follow me第二季第4期来啦！与得捷一起解锁蓝牙/Wi-Fi板【Arduino Nano RP2040 Connect】超能力！

Vishay线上图书馆

白皮书技术文章视频热门推荐