什么是軟切換？為什么高效率電源都要做軟切換

作者：時(shí)間：2011-05-10 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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先從功率損耗的觀點(diǎn)來(lái)切入您的問(wèn)題。既然要做高效率電源，那么降低功率損耗便是一個(gè)很重要的部份。對(duì)于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)而言，功率損耗主要來(lái)自于傳導(dǎo)損失（conduction loss）和切換損失（switching loss）。一般沒(méi)有對(duì)切換方法做特殊處理的轉(zhuǎn)換器，常用的返馳式轉(zhuǎn)換器（Fly-back converter）或順向式轉(zhuǎn)換器（Forward converter），主開(kāi)關(guān)在切換的時(shí)候，必須中斷當(dāng)時(shí)流過(guò)整個(gè)功率組件的電流，因此會(huì)產(chǎn)生很高的切換應(yīng)力，乃至正比于切換頻率的切換損失。這種損失在現(xiàn)今追求輕、薄型的高效率電源趨勢(shì)下，會(huì)顯得更加嚴(yán)重。

圖一，開(kāi)關(guān)切換時(shí)電壓電流交越的功率損失

為了降低重量縮小體積，切換頻率的提高是必然的結(jié)果，但隨之而來(lái)的就是較高的切換損失所造成的散熱問(wèn)題。

切換損失可以分為以下三種：1. 電壓電流切換時(shí)的交越損失；2.半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)上的寄生電容損失；3.半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)逆向回復(fù)時(shí)間的損失。

圖二導(dǎo)通時(shí)切換損失

圖三截止時(shí)切換損失

無(wú)論是以上哪種損失，均與切換當(dāng)時(shí)的電壓以及電流有著不小的關(guān)聯(lián)。既然如此，那我們利用特殊的控制方式或是拓樸結(jié)構(gòu)，降低在切換當(dāng)時(shí)開(kāi)關(guān)上的電壓電流，就可以達(dá)到降低切換損失的目的。而這種降低切換時(shí)開(kāi)關(guān)電壓或電流的方法就統(tǒng)稱軟切換（Soft-switching），其中又可分為波谷切換（Valley switching），零電壓切換（Zero voltage switching）以及零電流切換（Zero current switching）等。

那么，為什么高效率電源都要做軟切換呢？對(duì)于相同的組件以及輸出功率下，理論上采用軟切換可以有效的降低開(kāi)關(guān)組件上的損失，損失減少了，自然效率就能夠提高。目前很多IC廠都有出各種控制方式的IC以達(dá)到降低切換損失的目的，以Fairchild為例，有波谷切換的FAN6300A，F(xiàn)AN6921MR，零電壓切換則有FAN7621、FSFR-series for LLC、FSFA-series forAHB等。