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什么是軟切換?為什么高效率電源都要做軟切換

作者: 時間:2011-05-10 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
先從功率損耗的觀點來切入您的問題。既然要做高效率電源,那么降低功率損耗便是一個很重要的部份。對于半導(dǎo)體開關(guān)而言,功率損耗主要來自于傳導(dǎo)損失(conduction loss)和切換損失(switching loss)。一般沒有對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),主開關(guān)在切換的時候,必須中斷當時流過整個功率組件的電流,因此會產(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下,會顯得更加嚴重。

圖一,開關(guān)切換時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,但隨之而來的就是較高的切換損失所造成的散熱問題。

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

圖二 導(dǎo)通時切換損失

圖三 截止時切換損失

無論是以上哪種損失,均與切換當時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),降低在切換當時開關(guān)上的電壓電流,就可以達到降低切換損失的目的。而這種降低切換時開關(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。



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