開關(guān)電源的損耗概述
發(fā)布時(shí)間:2009/3/2 0:00:00 訪問次數(shù):1605
開關(guān)電源中,主控元器件mosfet、icbt、晶閘管等是作為開關(guān)使用的,而且,其根據(jù)開關(guān)的通/斷控制能量傳遞的流向。這里,因?yàn)榭刂七^程只是開關(guān)的通/斷,所以從理論上講,可以是無損耗地對功率進(jìn)行控制,而且能通過改變開關(guān)的占空比對功率進(jìn)行連續(xù)控制。這樣,提高開關(guān)的工作頻率,就可以使電子設(shè)備的電源小型輕量化,或者提高其控制性能。然而,實(shí)際上采用的半導(dǎo)體元器件都不是理想的,都具有一定的導(dǎo)通與截止的時(shí)間,另外,在控制電路中也還存在有接線電感及變壓器漏感、寄生電容、二極管蓄積電荷等的影響。這些因素會(huì)產(chǎn)生開關(guān)損耗及浪涌,使電子設(shè)各的性能下降,而且,其形成的噪聲還會(huì)影響周圍電子設(shè)備的正常工作。
隨著半導(dǎo)體集成電路的普及與發(fā)展,電子設(shè)各越來越小型輕量化,這就迫切要求電源中的直流一直流變換器也要小型化。為此,開關(guān)電源的高頻化成為重大課題。而軟開關(guān)技術(shù)作為高頻化的有效手段,世界各國的研究人員正在對其從電路分析和實(shí)用化兩方面著手積極進(jìn)行研究開發(fā)。
所謂軟開關(guān)技術(shù)就是半導(dǎo)體開關(guān)在開通時(shí)或斷開時(shí)其時(shí)間非常短,使流過開關(guān)的電流或施加在開關(guān)上的電壓減小,從而降低開關(guān)損耗。將這種技術(shù)最初用于諧振變換器的是1970年f.c,schwarz采用的lc串聯(lián)諧振的電流諧振電路,之后,根據(jù)同樣原理,其提出了在開關(guān)上施加的電壓為正弦波的電壓諧振電路的方案,相繼又有僅在開關(guān)導(dǎo)通及截止期間改變電壓或電流的部分諧振,或者電感換流等方案出臺(tái),并達(dá)到了實(shí)用化。
通常,把開關(guān)元件上的電壓波形為正弦波狀的稱為電壓諧振變換器,其以零電壓開關(guān)zvs(zer。voltage switching)方式工作,而把流過開關(guān)的電流波形為正弦波狀的稱為電流諧振變換器,其以零電流開關(guān)zcs(zero current switching)方式工作。以上兩種變換器稱為準(zhǔn)諧振變換器,而譜振電路僅在開關(guān)管導(dǎo)通或截止時(shí)工作,從而降低開關(guān)損耗的方式稱為部分諧振變換器。這些諧振變換器都是軟開關(guān)電源,是控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間從而使直流輸出電壓穩(wěn)定的電源系統(tǒng)。
這些諧振變換器構(gòu)成的軟開關(guān)電源的特征如下:①降低了開關(guān)元器件的開關(guān)損耗,可進(jìn)行高頻開關(guān)工作,從而實(shí)現(xiàn)所用元器件的小型輕量化;②在傳統(tǒng)的開關(guān)電源中,開關(guān)噪聲主要原因是由寄生電容引起的,在諧振變換器中有效利用這些寄生電容等作為諧振元件的一部分,這樣,可有效抑制噪聲的產(chǎn)生;③由于開關(guān)頻率的高頻化,可使電感、變壓器、電容等元器件小型化,增大了反饋環(huán)路的帶寬,加快了變換器的過渡響應(yīng)。
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開關(guān)電源中,主控元器件mosfet、icbt、晶閘管等是作為開關(guān)使用的,而且,其根據(jù)開關(guān)的通/斷控制能量傳遞的流向。這里,因?yàn)榭刂七^程只是開關(guān)的通/斷,所以從理論上講,可以是無損耗地對功率進(jìn)行控制,而且能通過改變開關(guān)的占空比對功率進(jìn)行連續(xù)控制。這樣,提高開關(guān)的工作頻率,就可以使電子設(shè)備的電源小型輕量化,或者提高其控制性能。然而,實(shí)際上采用的半導(dǎo)體元器件都不是理想的,都具有一定的導(dǎo)通與截止的時(shí)間,另外,在控制電路中也還存在有接線電感及變壓器漏感、寄生電容、二極管蓄積電荷等的影響。這些因素會(huì)產(chǎn)生開關(guān)損耗及浪涌,使電子設(shè)各的性能下降,而且,其形成的噪聲還會(huì)影響周圍電子設(shè)備的正常工作。
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所謂軟開關(guān)技術(shù)就是半導(dǎo)體開關(guān)在開通時(shí)或斷開時(shí)其時(shí)間非常短,使流過開關(guān)的電流或施加在開關(guān)上的電壓減小,從而降低開關(guān)損耗。將這種技術(shù)最初用于諧振變換器的是1970年f.c,schwarz采用的lc串聯(lián)諧振的電流諧振電路,之后,根據(jù)同樣原理,其提出了在開關(guān)上施加的電壓為正弦波的電壓諧振電路的方案,相繼又有僅在開關(guān)導(dǎo)通及截止期間改變電壓或電流的部分諧振,或者電感換流等方案出臺(tái),并達(dá)到了實(shí)用化。
通常,把開關(guān)元件上的電壓波形為正弦波狀的稱為電壓諧振變換器,其以零電壓開關(guān)zvs(zer。voltage switching)方式工作,而把流過開關(guān)的電流波形為正弦波狀的稱為電流諧振變換器,其以零電流開關(guān)zcs(zero current switching)方式工作。以上兩種變換器稱為準(zhǔn)諧振變換器,而譜振電路僅在開關(guān)管導(dǎo)通或截止時(shí)工作,從而降低開關(guān)損耗的方式稱為部分諧振變換器。這些諧振變換器都是軟開關(guān)電源,是控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間從而使直流輸出電壓穩(wěn)定的電源系統(tǒng)。
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