第8章软开关的概念ppt课件.ppt

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1、第8章软开关的概念8.1软开关的概念8.2软开关技术的实现及其类型8.3谐振电路8.4准谐振和多谐振变换器8.5软开关的PWM技术8.6零电压/电流转换PWM变换器返回8.1软开关的概念传统PWM变换器中的开关器件工作在硬开关状态，硬开关工作的四大缺陷妨碍了开关器件工作频率的提高,它存在如下问题：1）开通和关断损耗大；2）感性关断问题3）容性开通问题；4）二极管反向恢复问题；为了提高变换器效率，减小变换器的重量体积，就必须解决上述的四个问题。所谓软开关就是功率器件在零电压条件下导通（或关断），在零电流条件

2、下关断（或导通）。与硬开关相比，软开关的功率器件在零电压、零电流条件下工作，功率器件开关损耗大大减小。与此同时，du/dt和di/dt大为下降，提高了变换器的可靠性，由于软开关开关损耗很小，与硬开关相比，它可以工作于较高的工作频率，因此减小变换器的体积和重量，同时提高变换器的变换效率。软开关的开通有以下几种方法1）零电流开通：在开关管开通时，使其电流保持在零，或者限制电流的上升率，从而减小电流与电压的交叠区。从图8-2（a）可以看出，由于电流下降时间的提前，大大减少了电压与电流的重叠区间，因而开通损耗大大

3、减小。2）零电压开通：在开关管开通前，便其电压下降到零。从图8-2（b）可以看出，开通损耗基本减小到零。3）同时做到零电流开通和零电压开通，在这种情况下，开通损耗为零。这种情况最为理想。图8-2零电流开通和关断软开关的关断几种方法1）零电流关断：在开关管关断前，使其电流减小到零。2）零电压关断：在开关管关断时，使其电压保持在零，或者限制电压的上升率，从而减小电流与电压的交叠区。3）同时做到零电流关断和零电压关断，在这种情况下，关断损耗为零。返回8.2软开关技术的实现及其类型从谐振角度看，所谓谐振变换器或逆

4、变器至少包含有一个谐振回路，谐振回路至少包含一个电感和一个电容，谐振电路的阶数决定于所包含的独立的储能元件数目。以谐振类型划分，软开关变换器有谐振型变换器、多谐振/准谐振变换器、零开关PWM变换器、零转换PWM变换器等；从拓扑结构上看，有电流型软开关变换器、电压型软开关变换器。1）谐振型变换器利用谐振现象，使电子开关器件上电压或电流按正弦规律变化，以创造零电压开通或零电流关断的条件，以这种技术为主导的变换器称为谐振变换器。它又可以分为全谐振型变换器、准谐振变换器和多谐振变换器三种类型。a）全谐振型变换器：

5、一般称之为谐振变换器(Resonantconverters)。该类变换器实际上是负载谐振型变换器，按照谐振元件的谐振方式，分为串联谐振变换器(Seriesresonantconverters,SRCs)和并联谐振变换器(Parallelresonantconverters,PRCs)两类。在谐振变换器中，谐振元件一直谐振工作，参与谐振工作的全过程。该变换器与负载关系很大，对负载的变化很敏感，一般采用频率调制方法。b）准谐振变换器(Quasi-resonantconverters,QRCs)；它是最早出现的

6、软开关电路。其特点是谐振元件参与能量变换的某一个阶段，不是全程参与。无论是串联LC或并联LC都会产生准谐振，利用准谐振现象，使电子开关器件上的电压或电流按正弦规律变化，从而创造了零电压或零电流的条件，以这种技术为主导的变换器称为准谐振变换器。准谐振变换器分为零电流开关准谐振变换器(Zero-current-switchingQuasi-resonantconverters,ZCS-QRCs)和零电压开关准谐振变换器(Zero-voltage-switchingQuasi-resonantconverter

7、s,ZVS-QRCs)。c）多谐振变换器(Multi-resonantconverters,MRCs)：其特点是谐振元件参与能量变换的某一个阶段，不是全程参与。多谐振变换器的谐振回路、参数可以超过两个、三个或更多，称为多谐振变换器。准谐振/多谐振单元与主开关的关系如图8-3所示。a零电压开关准谐振电路；b零电流开关准谐振电路；c零电压开关多谐振电路图8-3准谐振电路的基本开关单元为保持输出电压不随输入电压变化而变化，不随负载变化而变化（或基本不变），谐振、准谐振和多谐振变换器主要靠调整开关频率，所以是调频

8、系统。调频系统不如PWM开关变换器那样容易控制，这是因为调频系统是依靠L、C振荡使得电路产生谐振和准谐振的，功率器件所受的电压与电流的应力都要比相应的硬开关PWM变换电路功率器件承受的压力大，并且该应力随电路的Q值和负载变化而变化。调频系统是依靠改变开关频率来改变变换器的输出，开关频率大范围变化使得滤波器、变压器设计难以优化，干扰难以抑制，而且由于调频来调节输出，负载变化大时，相应的电压和电流调节范围比相应PWM变换电路窄，超