开关电源中的软开关技术的作用
直流开关电源的软开关技术
ILmax
T’ T’off
Vo DD D1D Vin D
D2
2IoLf
Vo Vin
1
1 Vin
电感电流断续工作时，输出电压Vo、输入电压Vin、负载电流
Io和占空比D的关系。由此可知，电流断续时，即使输入电压
Vin不变时，为了保持输出电压Vo恒定，也应随负载电流的不
同来调节占空比D。
1. 直流变换器的分类
（1）根据输入与输出间是否有电气隔离
① 非隔离式直流变换器
•
单管直流变换器
降压式（Buck) 、升压式（Boost) 、升压式 / 降压式（Buck/ Boost ) 、Cuk 、Zeta 、
Sepic
在六种单管变换器中，降压式和升压式变换器是最基础的，另外四种是从中派生出来的。
D
工作模式：连续、临界、非连续
9
一、直流开关电源的基本电路拓扑
ILmax
Io
ILmin
ILmax
Io
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Io
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I min
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2
10
一、直流开关电源的基本电路拓扑
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Io
消化原理、理解过程、掌握分析方法 • 教材：《直流开关电源的软开关技术》阮新波等主编
2
课时要求 • 本课总学时：32学时，每次3学时 • 成绩评定：试卷80分；平时成绩20分 • 平时成绩包括：讨论、出勤率等
3
讲课主要内容
• 1.直流开关电源的基本电路拓扑 • 2.谐振变换器 • 3.准谐振变换器 • 4.多谐振变换器 • 5. ZCS PWM变换器和ZVS PWM变换器 • 6.零电压转换（ZVT）PWM变换器 • 7.零电流转换（ZCT）PWM变换器 • 8.正激变换器的磁复位技术 • 9.移相控制ZCS ZVS PWM DC/DC全桥变换器 • 10.移相控制ZCS PWM DC/DC全桥变换器 • 11.现代软开关电源应用设计举例
减少开关损耗的措施和原理
减少开关损耗的措施和原理
1.采用MOS管或IGBT等低压损耗的器件。
这些器件的开关速度快，损耗小，有效的降低了开关损耗。
2.采用软开关技术。
软开关技术通过改变开关管的工作方式，使之在开关过程中保持输入电流或输出电流为零或接近于零，从而达到降低损耗的效果。
3.采用零电压开关技术。
这种技术利用并联的三极管管路控制开关管，在开关时将其导通，使电容器内的电能通过零电压点数控制器(即ZVS控制器)输出，使开关过程中的损耗降到最小。
4.采用瞬间非零电压开关技术。
这种技术通过对开关管进行合理的极间电压控制，使开通和断开瞬间各自的电压差均较小，从而大大降低了开关损耗。
5.采用逆变型桥式开关电源技术。
这种技术将输入的直流电压通过逆变变压器逆变成高频交流电压，再通过桥式开关电源将电压输出。
这种技术具有开关器件压降小，损耗更小的优点。
以上就是减少开关损耗的措施和原理。
开关电源软开关技术原理简介
开关电源软开关技术原理简介开关电源是现代电子设备中常见的电源供应方式之一，具有高效率、小体积、轻便等优点。
而软开关技术作为一种先进的电源开关技术，被广泛应用于开关电源中，以提高其性能和可靠性。
本文将对软开关技术的原理进行简要介绍。
软开关技术是一种在开关电源中用于控制开关管导通和关断的技术。
传统的硬开关技术存在开关管开关速度慢、开关过程中会产生电压和电流的冲击等问题，而软开关技术则通过合理的控制开关管的导通和关断时机，以减小开关过程中的冲击，提高开关效率。
软开关技术主要包括零电压开关技术（ZVS）和零电流开关技术（ZCS）。
其中，ZVS技术是通过在开关管导通和关断时将电压降至零来实现的，而ZCS技术是通过在开关管导通和关断时将电流降至零来实现的。
在软开关技术中，ZVS技术是较为常见的一种。
其原理是利用谐振电路使得开关管在导通和关断时电压降至零，以减小开关过程中的电压冲击。
具体来说，当开关管导通时，谐振电路中的电容器充电，使得电压逐渐增加；而当开关管关断时，谐振电路中的电感器释放能量，使得电压逐渐降低，直至降至零。
通过合理设计谐振电路的参数和控制开关管的导通和关断时机，可以实现零电压开关，减小开关过程中的电压冲击。
与ZVS技术相比，ZCS技术在某些场合下更为适用。
ZCS技术的原理是利用谐振电路使得开关管在导通和关断时电流降至零，以减小开关过程中的电流冲击。
具体来说，当开关管导通时，谐振电路中的电感器储存能量，使得电流逐渐增加；而当开关管关断时，谐振电路中的电容器释放能量，使得电流逐渐降低，直至降至零。
通过合理设计谐振电路的参数和控制开关管的导通和关断时机，可以实现零电流开关，减小开关过程中的电流冲击。
总的来说，软开关技术通过合理控制开关管的导通和关断时机，以减小开关过程中的冲击，提高开关效率。
ZVS技术和ZCS技术是软开关技术中常用的两种实现方式。
在实际应用中，软开关技术可以提高开关电源的效率和可靠性，减小对其他电子元器件的损伤，同时也有利于降低电磁干扰和提高整体系统的抗干扰能力。
电力电子课件西安交大第8章软开关技术
03
软开关技术能够提高装置的抗电磁干扰能力，保证装置 在复杂电磁环境下的稳定运行。
04 软开关技术的实际应用案例
基于软开关技术的电源设计
开关电源
软开关技术应用于开关电源中，能够降低开关损耗，提高电源效 率，减小体积和重量。
不间断电源
在UPS（不间断电源）中应用软开关技术，可以改善输出电压的波 形，提高供电质量。
谢谢聆听
伺服系统
伺服系统中应用软开关技术，可以减 小系统体积和重量，提高伺服系统的 动态性能和稳定性。
基于软开关技术的电力电子变压器
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固态变压器
软开关技术在固态变压器中得到广泛应用，能够 实现高效、灵活的电能转换和传输。
分布式电源系统
在分布式电源系统中，软开关技术可以提高电力 电子变压器的转换效率和可靠性，减小系统的体 积和重量。
适用于中大功率的电源转换，具有较高的输 出电压和较低的效率。
02
01
半桥式
适用于中大功率的电源转换，具有较低的输 出电压和较高的效率。
04
03
软开关技术的控制策略
恒频控制
保持开关频率恒定，通过改变占空比来调节输出 电压或电流的大小。
变频控制
改变开关频率，通过调节占空比来保持输出电压 或电流的大小恒定。
分布式电源系统
软开关技术为分布式电源系统提供高效、可靠的并网控制策略，提 高系统的稳定性和可靠性。
基于软开关技术的电机驱动系统
电机控制器
电动汽车驱动系统
软开关技术应用于电机控制器中，能 够减小电机启动电流和转矩脉动，提 高电机的控制精度和动态响应性能。
在电动汽车驱动系统中应用软开关技 术，能够提高驱动系统的效率和可靠 性，延长电动汽车的续航里程。
软开关的基本概念
软开关的基本概念
软开关是一种电力电子器件，它能够根据控制信号断开或接通电路，从而实现电力系统的控制和保护。
与传统机械开关相比，软开关具有体积小、能耗低、寿命长、可靠性高和控制精度高等优点，因此被广泛应用于现代电力系统中。
软开关的基本结构包括一个功率半导体器件和一个控制电路。
其中功率半导体器件可以是晶闸管、二极管、MOSFET、IGBT等，用于负责电路上的开关操作。
而控制电路则负责产生指令信号，控制功率半导体器件的开关状态，从而实现电路的控制和保护。
软开关的最大特点是其控制方式。
它利用高频开关技术，将电路开关的操作频率提高到几千赫兹，从而实现电流的快速切换和控制。
与此同时，软开关还可以实现电流的平滑转移，降低电路中的电压和电流波动，从而提高了能量利用率和电路的稳定性。
软开关的应用范围非常广泛，包括但不限于变频器、UPS、电力电子变压器、电机驱动等。
其中，变频器是软开关应用最为广泛的领域之一。
在变频器中，软开关用于实现电机的调速控制，从而提高电机
的效率和运行质量。
此外，软开关还可以用于UPS中的输出电路控制，保证UPS的稳定输出电压和电流。
总之，软开关是一种电力电子新型器件，具有体积小、能耗低、
寿命长、可靠性高等优点，被广泛应用于现代电力系统中。
随着科技
的不断发展和进步，软开关技术也会越来越成熟和完善，为电力系统
的控制和保护提供更加先进的技术手段。
软开关的原理及应用电路
软开关的原理及应用电路软开关是一种用于控制电路开关状态的电子元件。
它不同于传统的机械开关，软开关主要通过电子元件的控制来实现开关功能。
软开关因其较传统机械开关具有更快的开关速度、更小的体积和更可靠的性能等特点，在许多电子设备中被广泛应用。
软开关的原理主要是通过调节电压或电流来控制开关器件的导通与断开。
在软开关电路中，通常会使用一些特殊的元件来实现这个功能，如场效应晶体管（FET）、双极性晶体管（BJT）和二极管等。
以场效应晶体管为例，软开关的原理如下：当控制电压施加在场效应晶体管的控制端（栅极）上时，电场会影响晶体管内部电荷分布，从而改变导电区域的形状和大小。
当控制电压高于或等于场效应晶体管的临界电压时，电场的影响使得通道形成，并且允许电流通过。
反之，当控制电压低于临界电压时，通道断开，电流无法通过。
因此，我们可以通过控制输入电压来实现软开关的开关操作。
软开关的应用电路主要包括以下几个方面：1. 电源开关：软开关常用于电源开关电路中，可以实现对电源或电池的控制。
在很多移动设备中，软开关可以起到延长电池寿命的作用，当设备不使用时，软开关可以断开电池电路，以减少能量消耗。
2. 电机控制：软开关可以用于电机控制电路中，实现对电机的启动和停止。
通过控制软开关的状态，可以控制电机的转动方向和转速，从而实现对电机的精确控制。
3. 灯光控制：软开关可以用于灯光控制电路中，实现对灯光的开启和关闭。
在智能家居系统中，软开关可以通过传感器或遥控器的信号来控制灯光的亮度和颜色，实现智能化灯光控制。
4. 数字逻辑电路：软开关可以用于数字逻辑电路中，实现对逻辑电路的控制。
通过软开关的导通和断开，可以控制数字逻辑电路的工作模式和运算功能，如加法器、乘法器等。
5. 通信设备：软开关也可以应用于通信设备中，如手机、电脑等。
通过软开关的控制，可以实现对通信设备的开关操作和电源管理，提高设备的性能和使用寿命。
总之，软开关是一种用于控制电路开关状态的电子元件，通过调节电压或电流来实现对开关器件的导通与断开。
开关电源中软开关技术应用探析
开关电源中软开关技术应用探析摘要：未来技术的发展方向是软开关技术，其主要的发展态势是轻量化、小型化。
与此同时，对电磁兼容性与效率提出了较为严格的标准。
应用软开关技术，其主要的价值是解决开关噪声与开关损耗的状况，以此提升开关的频率。
文章是针对开关电源中软开关技术的应用，展开的深入全面的探究，并且提出相关建议，供相关人员参考。
关键词：开关电源；软开关；技术应用；探析在应用与设计开关电源的过程中，需要全面系统的应用软开关技术，实施技术攻关，全面设计与规划出使用时间较长、效率高、用途广泛的全新环保性能的开关电源。
促使开关电源中的软开关技术，得到有效应用。
一、概述软开关技术软开关技术具体是指，电压是零时开关管导通，电流是零时开关管关断。
一般状况下，将开关元件当中的电压波形的正弦波的叫做电压谐振开关电路。
其主要的工作方式是零电压开关ZVS，并且将流过开关的电流波形式正弦波形的叫做电流谐振开关电路，主要的工作方式是零电流开关。
二、软开关存在的主要弊端与不足（一）逆变器中软开关的应用逆变器是直流-交流转换电路。
在非接触式能量转换、高频加热及金属熔的解炉的转化过程中，具体是应用电流或者高频交流电压。
为减少损失与消耗、抑制浪涌，逆变器都会应用软开关技术。
在使用燃料电池、太阳能电池等质量过关电源的直流输电体系中，通常是高频逆变器对直流电压实施PWM控制，然后借助低通滤波器获取正弦电压，所以在逆变器当中可使用软开关。
在电动机控制之中，应用传感器方式的过程中，使用传感器检查转角和电流等微变量，迅速算出转矩等诸多参数，正交控制好电流和磁通。
所以，在电动机的驱动过程，也要使用软开关技术。
（二）磁性元器件的多功能化第一，转换电流当中一般应用变压器，科学应用变压器的遗漏或者励磁电感当成软开关的L与C，由此，变压器具备诸多功能；第二，在应用磁性元件的过程中，为缩小体积，最为主要的是需要除掉直流偏磁，应用有源钳位电炉，能够由谐振电容促使变压器磁复位，所以，针对软开关实用性能，最为重要的是磁性元器件之间的配合；第三，介于软开关的L要经过高频电流，并且大振幅的工作，所以，存在高频损耗的状况，出现发热现象，为除去铁损耗而应用空心线圈电感导致线圈变大；介于邻近效应、集肤效应的价值，扩大了阻性损耗。
开关电源中软开关技术的应用分析
开关电源中软开关技术的应用分析发表时间：2018-07-18T16:07:04.763Z 来源：《科技中国》2018年1期作者：严骅[导读] 摘要：软开关技术是目前开关电源领域中的研究重点，软开关技术的诞生进一步推动了通信电源领域的发展，并在生活、生产实践中得到了广泛的应用，让人们享受到了更加便捷的生产和生活方式。
本文针对开关电源中软开关技术的概念进行解读，并针对其具体的应用展开分析。
摘要：软开关技术是目前开关电源领域中的研究重点，软开关技术的诞生进一步推动了通信电源领域的发展，并在生活、生产实践中得到了广泛的应用，让人们享受到了更加便捷的生产和生活方式。
本文针对开关电源中软开关技术的概念进行解读，并针对其具体的应用展开分析。
关键词：开关电源；软开关技术；应用科学技术的发展也带动了开关电源技术的革新，目前，越来越多的人倾向体积小，轻便的开关电源，这是开关电源的一个发展趋势。
软开关技术就是在这样的背景下的发展起来的，它符合现代人要求开关电源体积小，质量轻的特点，是一种新型的技术，已经广泛的应用于的各个领域。
同时软开关技术还提升了开关电源的质量和使用效率。
一、软开关电源的概述软开关技术是一种新型的电源技术，它更加符合环保和节能的理念，是开关电源的一次创新。
软开关技术的工作原理其实比较简单，就是在电压为零的时候，开关管是通着的，当电流为零的时候，开关管是关闭的，这样就可以有效的保护开关，避免在多次的开关中，因为电流及电压的变化而造成损害。
同时，软开关的电路结构也发生了改变，增加了小电感、电容等原件，可以有效的降低开关损耗和噪音，让开关的工作环境更加安全。
在传统的通信电源中，常常会出现空开跳开、模块不均流、保险管断开、防雷器故障、整流模块退出的问题，而软开关技术的应用则有效解决了这一问题。
与传统的开关相比，软开关设备体型小，在以往的通信电源中，电容、滤波电感、变压器的重量与体积占据着交稿的比例，降低了电路效率，容易引发电磁干扰问题，而软开关的体积小，就很好的解决了上述难题。
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开关电源中的软开关技术的作用
开关电源中的硬开关和软开关是针对开关晶体管而言的。
硬开关是不管开关管上
的电压或电流，强行接通或关断开关管。
当开关管(漏极和源极之间，或者集电极和发射极之间)的电压及电流较大时，切换开关管，由于开关管状态间的切换(由导通到截止，或由截止到导通)需要一定的时间，这样就会造成在开关管状态切换的某一段时间内，电压和电流有一个交越区域，这个交越造成的开关管损耗(开关管的切换损耗)随
开关频率的提高而急速增加。
若是感性负载，在开关晶体管关断时会感应出尖峰电压。
开关频率越高，关断越快，该感应电压越高。
此电压加在开关器件两端，容易造成器件击穿。
若是容性负载，在
开关晶体管导通瞬间的尖峰电流大。
因此，当开关晶体管在很高的电压下接通时，储
存在开关晶体管结电容中的能量将以电流形式全部耗散在该器件内。
频率越高，开通
电流尖峰越大，从而会引起开关管的过热损坏。
另外，在次级高频整流回路中的二极管，在由导通变为截止时，有一个反向恢复期，开关晶体管在此期间内接通时，容易产生很大的冲击电流。
显然频率越高，该冲击电
流也越大，对开关晶体管的安全运行造成危害。
最后，做硬开关运用的开关电源中，开关晶体管会产生严重的电磁骚扰。
随着频率
的提高和电路中的di/dt和du/dt增大，所产生的电磁骚扰也在增大，影响开关电源本身和周围电子设备的正常工作。
上述问题严重阻碍了开关器件(开关晶体管和高频整流二极管)工作频率的提高。
近
年来开展的软开关技术研究为克服上述缺陷提供了一条有效的途径。
和硬开关工作原
理不同，理想的软关断过程是电流先降小到零，电压在缓慢上升到断态值，所以关断
损耗近似为零。
由于器件关断前电流已经下降到零，便解决了感性关断问题。
理想的
软开通过程是电压先降到零，电流在缓慢上升到通态值，所以开通损耗近似为零，器
件结电容的电压也为零，解决了容性开通问题。
同时，开通时，二极管反向恢复过程
已经结束，因此二极管反向恢复问题不存在。
软开关技术还有助于电磁骚扰水平的降低，其原因是开关晶体管在零电压的情况下导通和在零电流的情况下关断，同时快恢复二极管也是软关断的，这可以明显减小功率器件的di/dt和du/dt，从而可以减小电磁干扰的电平。
一般来说软开关的效率较高(因为没有切换损);操作频率较高，PFC或变压器体积可以减少，所以开关电源的体积可以做到更小。
但成本也相对较高，设计较复杂。