软开关(Soft Switching)知识科普

发布网友发布时间：2024-04-16 15:05

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热心网友时间：2024-04-24 16:27

深入探索电力电子世界的秘密，让我们一起揭开软开关技术的神秘面纱。当MOSFET以巧妙的方式导通，你可能没意识到的是，输出电容Coss的魔力使得Vds电压在Ids电流的上升过程中逐渐下降，这就是著名的Miller Plateau效应。然而，这种非零电压切换并非毫无代价，它带来的Switching Loss和电容共振可能对电力管体造成潜在威胁。

为避免这种损害，聪明的工程师们引入了Zero Voltage Switching（ZVS）的策略，它犹如魔术师的手法，能在开启前使Vds电压降为零。实现这一目标的方法多种多样，其中最为常见的两种技术是PWM和谐振转换器：

PWM半桥电路：当上管开始工作时，通过精细调整死区时间，巧妙地让电感电流变为负，这时Q2的Coss就像一个蓄电池，开始为Vsw充电，实现ZVS的神奇转换。
谐振转换器：同样巧妙，它通过控制电感电流的方向，让上管或下管在理想的ZVS状态下工作，从而有效抑制ringing现象。

图1至图4生动地展示了这些技术在实际中的应用和电路示例，它们的魔力在每一张图中得以展现。让我们一起探索这些技术的内在机制，领略其背后的科学奥秘。

在实现ZVS的开启过程中，半桥式谐振转换器的目标是确保Vds电压为零，同时电流滞后于电压，呈现出感性阻抗。要实现这一目标，PWM需要负电感电流和精确的死区时间，而谐振转换器则依赖于感性阻抗和恰当的控制时机。尽管ZVS带来的是高效能，但导通损耗的牺牲可能会影响整体效率，特别是在高输出电流或高频环境下，如何在conction loss和switching loss之间找到平衡，是每个电路设计者需要面对的挑战。

同样重要的是ZVS的关断技术，它对MOSFET和GaN器件的性能优化起着关键作用。软开关技术的基础知识，虽然简单，但其背后的策略和设计考量却蕴含着深奥的学问。本文旨在为电路爱好者提供一个入门的指南，希望你在探索软开关世界的同时，也能发现自己的创新之路。