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《软开关技术》课件
03
CHAPTER
软开关技术在不同领域的应 用
电力电子领域
软开关技术介绍
在电力电子领域，软开关技术是一种用于控制开关电源的先进技术。它通过在开关过程中引入谐振原 理，实现了开关器件的零电压或零电流开通与关断，从而减小了开关损耗和电磁干扰，提高了电源的 效率。
应用实例
在逆变器、直流-直流转换器、不间断电源等电力电子设备中，软开关技术被广泛应用于减小开关损耗 、提高电源效率、降低电磁干扰等方面。
智能电网
在智能电网建设中，软开关技术将发挥重要作用，保障电网的稳定 运行和节能减排。
轨道交通
在轨道交通领域，软开关技术的应用将提升列车运行的稳定性和安 全性。
产业前景
市场规模
随着软开关技术的广泛应用，其 市场规模将不断扩大，吸引更多 企业投入研发和生产。
产业链完善
软开关技术的产业链将逐渐完善 ，形成完整的研发、生产、销售 和服务体系。
降低电磁干扰有助于提高电子设备的性能稳定性，减少对周 围其他设备的干扰，同时也符合现代电子产品绿色环保的要 求。
延长设备寿命
软开关技术能够减小开关过程中产生的应力，从而降低对设备中元器件的损耗， 延长了设备的使用寿命。
设备寿命的延长有助于减少维修和更换成本，同时也减少了电子废弃物的产生， 有利于环境保护。
元器件选择
01
02
03
电力电子器件
如绝缘栅双极晶体管（ IGBT）、功率MOSFET等 ，具有高耐压、大电流、 低导通电阻等优点。
无源元件
如电容、电感等，用于实 现能量的储存和转换。
控制电路
用于产生控制信号，调节 开关的导通和关断时间。
电路设计
01
02
《软开关的概念》PPT课件
a
7
b）准谐振变换器(Quasi-resonant converters, QRCs)；它是最早出现的软开关电路。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
a
8
c）多谐振变换器(Multi-resonant converters, 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。
Cr
Lr
L
Lr
L
Cr1
Lr
L
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
a
5
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。
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
a
1
8.1软开关的概念
电力电子技术课件--第8章-软开关技术----培训资料
第8章 软开关技术
8.1 软开关的基本概念 8.2 软开关电路的分类 8.3 典型的软开关电路 8.4 软开关技术新进展
本章小结
引言
■现代电力电子装置的发展趋势是小型化、轻量化，同时 对装置的效率和电磁兼容性也提出了更高的要求。
■电力电子电路的高频化 ◆可以减小滤波器、变压器的体积和重量，电力电子装 置小型化、轻量化。 ◆开关损耗增加，电路效率严重下降，电磁干扰增大。
■零电压开通 ◆开关开通前其两端电压为零，则开通时不会产生损耗 和噪声。
■零电流关断 ◆开关关断前其电流为零，则关断时不会产生损耗和噪 声。
■零电压关断 ◆与开关并联的电容能延缓开关关断后电压上升的速率， 从而降低关断损耗。
■零电流开通 ◆与开关串联的电感能延缓开关开通后电流上升的速率， 降低了开通损耗。
关断后，VD尚未导通，电路可以等效为图
iLr
O
uVD
O
图8-9
t 0 t1 t2 t 3 t4 t5 t6
t0
零电压开关准谐振电路的理想化波形
t t
8-10；Lr+L向Cr充电，L等效为电流源，uCr
线性上升，同时VD两端电压uVD逐渐下降，
直到t1时刻，uVD=0，VD导通，这一时段uCr
的上升率为
■在很多情况下，不再指出开通或关断，仅称零电压开关 和零电流开关。
8.2 软开关电路的分类
■软开关电路的分类 ◆根据电路中主要的开关元件是零电压开通还是 零电流关断，可以将软开关电路分成零电压电路 和零电流电路两大类，个别电路中，有些开关是 零电压开通的，另一些开关是零电流关断的。
◆根据软开关技术发展的历程可以将软开关电路 分成准谐振电路、零开关PWM电路和零转换 PWM电路。
8.1 软开关的基本概念 8.2 软开关电路的分类 8.3 典型的软开关电路 8.4 软开关技术新进展
本章小结
引言
■现代电力电子装置的发展趋势是小型化、轻量化，同时 对装置的效率和电磁兼容性也提出了更高的要求。
■电力电子电路的高频化 ◆可以减小滤波器、变压器的体积和重量，电力电子装 置小型化、轻量化。 ◆开关损耗增加，电路效率严重下降，电磁干扰增大。
■零电压开通 ◆开关开通前其两端电压为零，则开通时不会产生损耗 和噪声。
■零电流关断 ◆开关关断前其电流为零，则关断时不会产生损耗和噪 声。
■零电压关断 ◆与开关并联的电容能延缓开关关断后电压上升的速率， 从而降低关断损耗。
■零电流开通 ◆与开关串联的电感能延缓开关开通后电流上升的速率， 降低了开通损耗。
关断后，VD尚未导通，电路可以等效为图
iLr
O
uVD
O
图8-9
t 0 t1 t2 t 3 t4 t5 t6
t0
零电压开关准谐振电路的理想化波形
t t
8-10；Lr+L向Cr充电，L等效为电流源，uCr
线性上升，同时VD两端电压uVD逐渐下降，
直到t1时刻，uVD=0，VD导通，这一时段uCr
的上升率为
■在很多情况下，不再指出开通或关断，仅称零电压开关 和零电流开关。
8.2 软开关电路的分类
■软开关电路的分类 ◆根据电路中主要的开关元件是零电压开通还是 零电流关断，可以将软开关电路分成零电压电路 和零电流电路两大类，个别电路中，有些开关是 零电压开通的，另一些开关是零电流关断的。
◆根据软开关技术发展的历程可以将软开关电路 分成准谐振电路、零开关PWM电路和零转换 PWM电路。
《软开关技术》课件
通过在开关管串联电感来实现软开关。
混合型软开关电路
结合电压型和电流型电路的特点，实现更高效的软开关。
控制策略
恒定电压控制
保持输出电压恒定，通过调节占空比或频率来实现软 开关。
恒定电流控制
保持输出电流恒定，通过调节占空比或频率来实现软 开关。
恒功率控制
保持输出功率恒定，通过调节占空比或频率来实现软 开关。
软开关技术
CATALOGUE
目 录
• 软开关技术概述 • 软开关技术的优点 • 软开关技术的应用领域 • 软开关技术的实现方式 • 软开关技术的发展趋势 • 软开关技术的前景展望
01
CATALOGUE
软开关技术概述
软开关技术的定义
软开关技术是指在电力电子变换器中 ，利用控制技术实现功率开关管的零 电压开通和零电流关断的一种新型开 关技术。
01
通过调节脉冲宽度来控制开关的导通和关断时间，实现软开关
。
脉冲频率调制（PFM）
02
通过调节脉冲频率来控制开关的导通和关断时间，实现软开关
。
脉冲相位调制（PPM）
03
通过调节脉冲相位来控制开关的导通和关断时间，实现软开关
。
电路拓扑结构
电压型软开关电路
通过在开关管两端并联电容来实现软开关。
电流型软开关电路
高效率的电源能够减小散热需求，降低散热成本，同时减小电源体积和重 量，提高电源的便携性和可靠性。
降低电磁干扰
01
软开关技术能够减小开关过程 中电压和电流的突变，从而降 低电磁干扰(EMI)。
02
降低电磁干扰有助于提高电子 设备的电磁兼容性(EMC)，使 其在复杂电磁环境中稳定工作 。
03
降低电磁干扰还可以减小对周 围电子设备的干扰，提高整个 系统的稳定性。
混合型软开关电路
结合电压型和电流型电路的特点，实现更高效的软开关。
控制策略
恒定电压控制
保持输出电压恒定，通过调节占空比或频率来实现软 开关。
恒定电流控制
保持输出电流恒定，通过调节占空比或频率来实现软 开关。
恒功率控制
保持输出功率恒定，通过调节占空比或频率来实现软 开关。
软开关技术
CATALOGUE
目 录
• 软开关技术概述 • 软开关技术的优点 • 软开关技术的应用领域 • 软开关技术的实现方式 • 软开关技术的发展趋势 • 软开关技术的前景展望
01
CATALOGUE
软开关技术概述
软开关技术的定义
软开关技术是指在电力电子变换器中 ，利用控制技术实现功率开关管的零 电压开通和零电流关断的一种新型开 关技术。
01
通过调节脉冲宽度来控制开关的导通和关断时间，实现软开关
。
脉冲频率调制（PFM）
02
通过调节脉冲频率来控制开关的导通和关断时间，实现软开关
。
脉冲相位调制（PPM）
03
通过调节脉冲相位来控制开关的导通和关断时间，实现软开关
。
电路拓扑结构
电压型软开关电路
通过在开关管两端并联电容来实现软开关。
电流型软开关电路
高效率的电源能够减小散热需求，降低散热成本，同时减小电源体积和重 量，提高电源的便携性和可靠性。
降低电磁干扰
01
软开关技术能够减小开关过程 中电压和电流的突变，从而降 低电磁干扰(EMI)。
02
降低电磁干扰有助于提高电子 设备的电磁兼容性(EMC)，使 其在复杂电磁环境中稳定工作 。
03
降低电磁干扰还可以减小对周 围电子设备的干扰，提高整个 系统的稳定性。
《软开关的概念》PPT课件
A
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A
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2 电压型串联谐振式逆变器
• 半桥电路如图8-8所示，当电路工作频率大于谐振频率时，电压超前 电流相位，回路负载特性呈现感性，设某一时刻，开关管S1处于导通 状态，负载中流过电流（如图8-8中实现表示）
1
C
L
B
C
D1 R
2
D2
S1 4 G1
5 GN DH
S2 6 G2
7 GN DL
3
抗R，其导纳为
iLr
Lr
Cr
us
R
图8-6 串联谐振电路
A
15
A
16
定义串联谐振电路的品质因数为
由于谐振时Y (s) 1 ，因此谐振时负载R R
上的电压等于电源电压，s 是输入正弦电源的频
率，谐振时s r ，
A
17
A
18
A
19
A
20
jLrs (1
s
1 r
2
)
Lrs (1
s
j
1 r
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
A
1
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：
• 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。
第6讲软开关技术
第6讲
软开关技术
1
第6讲
概述
软开关技术
1 软开关的基本概念 硬开关与软开关 零电压开关与零电流开关 2 软开关电路的分类
3 典型的软开关电路
零电压开关准谐振电路
第6讲软开关技术~概述
电力电子装置高频化趋势 •滤波器、变压器体积和重量减小，电力电子装置小型化、 轻量化。 •开关损耗增加，电磁干扰增大。
基本开关单元的概念
S
L VD
S
L VD
L S
VD L S VD
基本开 a) 关单元
降压斩中的 b) 基本开关单元
升压斩波器中的 c) 基本开关单元
升降压斩波器中 d) 的基本开关单元
软开关电路的分类
1． 准谐振电路 准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波，因此称之为准谐振。 为最早出现的软开关电路，可以分为： •零电压开关准谐振电路(Zero-Voltage-Switching Quasi-Resonant Converter—ZVS QRC）; 特点： •零电压开关多谐振电路(Zero-Voltage-Switching Multi-Resonant • 谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提高； Converter—ZVS MRC）； • 零电流开关准谐振电路(Zero-Current-Switching • 谐振电流有效值很大，电路中存在大量无功交换，导通损耗加大； • Quasi-Resonant Converter—ZCS QRC）； 谐振周期随输入电压、负载变化而改变，因此电路只能采用脉冲频 率调制（Pulse Frequency Modulation—PFM）方式来控制。 • 用于逆变器的谐振直流环节(Resonant DC Link）
流开通一般会给电路造成总损耗增加、关断过电压增大等负面影 响，因此是得不偿失的。
软开关技术
1
第6讲
概述
软开关技术
1 软开关的基本概念 硬开关与软开关 零电压开关与零电流开关 2 软开关电路的分类
3 典型的软开关电路
零电压开关准谐振电路
第6讲软开关技术~概述
电力电子装置高频化趋势 •滤波器、变压器体积和重量减小，电力电子装置小型化、 轻量化。 •开关损耗增加，电磁干扰增大。
基本开关单元的概念
S
L VD
S
L VD
L S
VD L S VD
基本开 a) 关单元
降压斩中的 b) 基本开关单元
升压斩波器中的 c) 基本开关单元
升降压斩波器中 d) 的基本开关单元
软开关电路的分类
1． 准谐振电路 准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波，因此称之为准谐振。 为最早出现的软开关电路，可以分为： •零电压开关准谐振电路(Zero-Voltage-Switching Quasi-Resonant Converter—ZVS QRC）; 特点： •零电压开关多谐振电路(Zero-Voltage-Switching Multi-Resonant • 谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提高； Converter—ZVS MRC）； • 零电流开关准谐振电路(Zero-Current-Switching • 谐振电流有效值很大，电路中存在大量无功交换，导通损耗加大； • Quasi-Resonant Converter—ZCS QRC）； 谐振周期随输入电压、负载变化而改变，因此电路只能采用脉冲频 率调制（Pulse Frequency Modulation—PFM）方式来控制。 • 用于逆变器的谐振直流环节(Resonant DC Link）
流开通一般会给电路造成总损耗增加、关断过电压增大等负面影 响，因此是得不偿失的。
《软开关技术 》课件
基于电容的软开关技术
电容器：用于存储电能，实现 电能的平滑过渡
开关原理：通过改变电容器的 充放电状态，实现开关功能
应用领域：广泛应用于电力电 பைடு நூலகம்、新能源等领域
优点：开关速度快、损耗低、 可靠性高
基于变压器的软开关技术
原理：通过控制变 压器的初级和次级 绕组，实现电压和 电流的平滑过渡
优点：可以实现高 功率因数、低谐波、 高效率等优点
硬开关技术：开关的切换过程是瞬间完成的，开关损耗较大
软开关技术：开关的导通时间可以控制，可以实现更精确的电流控制
硬开关技术：开关的切换过程无法控制，电流控制精度较低
软开关技术：开关的导通时间可以控制，可以实现更稳定的电压输出
硬开关技术：开关的切换过程无法控制，电压输出稳定性较差
软开关技术在电力电子领域的应用优势
软开关技术的实现方式
零电压开关 （ZVS）：在开 关管两端电压为 零时进行开关操 作，实现零电压 开关。
零电流开关 （ZCS）：在开 关管电流为零时 进行开关操作， 实现零电流开关。
谐振开关：利用 谐振电路实现开 关管的开关操作， 提高开关效率。
软开关技术在电 力电子设备中的 应用：如逆变器、 整流器、直流电 源等。
软开关技术的分类
零电压开关（ZVS）
零电流开关（ZCS）
零电压零电流开关 （ZVZCS）
谐振开关（RCS）
软开关技术在电力电 子领域的应用
软开关技术的应用场景
电动汽车：如电机驱动、电 池管理系统等
电力系统：如高压直流输电、 柔性交流输电等
电力电子设备：如开关电源、 逆变器、电机驱动等
太阳能和风能发电系统：如 逆变器、功率调节器等
04 软开关技术的优势
《软开关技术》 (2)幻灯片
t1~t2时段的 等效电路
t1~t2时段：t1时刻二极管VD 导通，电感L通过VD续流，Cr、 Lr、Ui形成谐振回路。t2时刻， iLr下降到零，uCr到达谐振峰 值。
t2~t3时段：t2时刻后，Cr向 Lr放电，直到t3时刻，uCr=Ui， iLr到达反向谐振峰值。
t3~t4时段：t3时刻以后，Lr
特点：
电路在很宽的输入电压范围内和从零 负载到满载都能工作在软开关状态。
电路中无功功率的交换被削减到最小，
这使得电路效率有了进一步提高。
a）零电压转换PWM电路 的基本开关单元
b）零电流转换PWM电路 的基本开关单元
图7－6 零转换PWM电路 的基本开关单元
7.3 典型的软开关电路
1〕电路构造
以降压型为例分析工作 原理。 假设电感L和电容C很大， 可等效为电流源和电压 源，并忽略电路中的损 耗。
当不指出是开通或是关断，仅称零电压开关和 零电流开关。
靠电路中的谐振来实现。
7.2 软开关电路的分类
根据开关元件开通和关断时电压电流状态，分为零 电压电路和零电流电路两大类。
根据软开关技术开展的历程可以将软开关电路分成 准谐振电路、零开关PWM电路和
零转换PWM电路。
每一种软开关电路都可以用于降压型、升压型等不 同电路，可以从根本开关单元导出具体电路。
的反并联二极管VDS3导通。这种
O iLr
t
状态维持到t4时刻S3开通。因此
O
t
S3为零电压开通。
uT1
O
t
uR
O
iL
t
O
t
iVD1
图 7-17移相全桥电路在t3~t4阶段的等效电路
O iVD2
第8章软开关技术88236-PPT文档资料
采用辅助开关控制谐振的开始时刻， 但谐振电路是与主开关并联的。
零转换PWM电路可以分为：
零电压转换PWM电路（Zero-
Voltage-Transition PWM Converter—ZVT PWM）
a）零电压转换PWM电路 的基本开关单元
零电流转换PWM电路（Zero-Current
Transition PWM Converter—ZVT PWM）
中。
– t0~t5是开关周期的一
半，另一半工作过程 完全对称。
图 7-15 移相全桥电路的理想化波形
零电7压.转3换.4PWM零电路电具压有电转路简换单P、W效率M高等电优路点。
1）工作过程：
辅助开关S1超前于主开关S开通，S开 通后S1关断。
– t0~t1时段：，S1导通，VD尚处于通 态，电感Lr两端电压为Uo，电流iLr线
图 7-14 移相全桥零电压开关PWM电路
7.3.3 移相全桥型零电压开关PWM 电路
1）移相全桥电路控制方式 的特点：
在个开开关关周导期通TS时内间，都每 略小于TS/2，而关断 时间都略大于TS/2； 同一半桥中两个开 关不同时处于通态， 每个开关关断到另 一个开关开通都要 经过一定的死区时 间。
2）零7开.2关PW软M电开路 关电路的分类
引入了辅助开关来控制谐振的开始时 刻，使谐振仅发生于开关过程前后。
零开关PWM电路可以分为：
零电压开关PWM电路（Zero-VoltageSwitching PWM Converter—ZVS PWM） 零电流开关PWM电路（Zero-CurrentSwitching PWM Converter—ZCS PWM）
– t2~t3时段：uCr被箝位于零， 而电流iLr保持不变，这种状态 一直保持到t3时刻S开通、S1
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22
零电压转换PWM电路技术指标
• 单相交流:220±10%V • 输入频率：50/60Hz • 输出电压：直流380V • 效率：大于95% • 功率因数：PF≥99% • 开关频率：f=100kHz
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23
零电压转换PWM电路参数设计
根据普通升压型（ Boost）变换器计算下列参数 1.升压电感设计L
计算出L=470uH 2.输出电容Co
计算出Co=2200uF 3.谐振电感设计Lr
计算出Lr=8.3uH 4.谐振电容Cr
计算出Cr=479pF
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24
零电压转换PWM电路在Pspice中的 仿真分析
为了验证零电压转换PWM电路元器件参数的正确 性，在Pspice软件中进行了仿真分析。下图所示为零 电压转换PWM电路的Pspice仿真模型图。
图8－1 硬开关的开关过程
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4
软开关：
在原电路中增加了小电感、电容等谐振元件，在开 关过程前后引入谐振，消除电压、电流的重叠。 降低开关损耗和开关噪声。
u
u
i
i
0
t
P
0
t
a）软开关的开通过程
u i
i
u
0
t
P
0
t
b）软开关的关断过程
图8－2 软开关的开关过程
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8.1.2 零电压开关和零电流开关
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6
8.2 软开关电路的分类
根据开关元件开通和关断时电压电流状态， 分为零电压电路和零电流电路两大类。 根据软开关技术发展的历程可以将软开关 电路分成准谐振电路、零开关PWM电路 和零转换PWM电路。
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8.2 软开关电路的分类
分别介绍三类软开关电路
1）准谐振电路
－准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波，因 此称之为准谐振。是最早出现的软开关电路。
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2
8.1 软开关的基本概念
8.1.1 硬开关和软开关 8.1.2 零电压开关和零电流开关
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3
8.1.1 硬开关和软开关
硬开关：
开关过程中电压和电流均不为零，出现了重叠。 电压、电流变化很快，波形出现明显得过冲，导 致开关噪声。
uu i
u
i
i
i
u
0
t0
P
P
0
t0
ห้องสมุดไป่ตู้
a）硬开关的开通过程
b）硬开关的关断过程
ZV开通 iLr下降 ids恒流 Cr线形充电
续流
Tr
off
off
off → on on
on
off
off
Tr1
on
on
on
off
off
off
off
Vds
V0
下降到0
0
0
0
上升到V0
V0
ids
0
0
＜0
上升到Is
Is
0
0
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20
零电压转换PWM电路各个阶段等效工作原理图 D
Lr Iin
Tr1
Iin VO
• 零电压开通
– 开关开通前其两端电压为零——开通时不会产生损耗和噪声。
• 零电流关断
– 开关关断前其电流为零——关断时不会产生损耗和噪声。
• 零电压关断
– 与开关并联的电容能延缓开关关断后电压上升的速率，从而 降低关断损耗。
• 零电流开通
– 与开关串联的电感能延缓开关开通后电流上升的速率，降低 了开通损耗。
功率开关驱 动电路
UC3855A
功率开关驱 动电路
UC3875
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输出电压及电 流、原边电感电 流和四个开关管 漏极电压采样电
路
12
高功率因数校正软开关AC/DC 变换主电路
L D
Is
Lr D1
Vac
Tr
Cr
CO
RO
Tr1
精选文档
13
零电压转换PWM电路
L D
Is
Lr
D1
Uin
Tr
Cr
CO
RO
特点：
– 电压和电流基本上是方波，只是上升沿和下降 沿较缓，开关承受的电压明显降低。
– 电路可用开关频率固定的PWM控制方式。
精选文档
9
3）零转换PWM电路
采用辅助开关控制谐振的开始时刻，但谐振电路 是与主开关并联的。
特点：
– 电路在很宽的输入电压范围内和从零负载到满 载都能工作在软开关状态。
– 电路中无功功率的交换被削减到最小，这使得 电路效率有了进一步提高。
Tr1
精选文档
14
精选文档
15
精选文档
16
Q1 D1 C1
Vin A Q3
D3 C3
Q2 D2
C2
B
Lr Q4 D4
C4
Lf
T
VDr1 Cf RL
VDr2
移相全桥零电精压选文开档关PWM电路原理图
17
零电压转换PWM电路
L D
Is
Lr
D1
Uin
Tr
Cr
CO
RO
Tr1
精选文档
18
零电压转换PWM电路波形图
Lr
Cr Tr1
(a)T0～T1
(b)T1～T2
Lr
Iin
DTr
Iin
Tr1
Tr1
Lr D1
(c)T2～T3
(d)T3～T4 D
Iin
Tr
Iin
Cr Iin
精选文档
21
(e)T4～T5
(f)T5～T6
(g)T6～T0
系统的总技术指标
• 输入电压：单相交流220±10%V • 输入频率：50Hz/60Hz • 输出电压：48V • 输出电流：20A • 电压调整率±2 ，纹波电压峰-峰值小于240mV • 效率大于90%，功率因数大于98% • 开关频率：f=100kHz
第8章 软开关技术
引言
8.1 软开关的基本概念 8.2 软开关电路的分类 8.3 典型的软开关电路
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现代电力电子装置的发展趋势
小型化和轻量化
对效率和电磁兼容性也有更高的要求。
高频化
滤波器、变压器体积和重量减小，电力电子 装置小型化和轻量化。 开关损耗增加，电磁干扰增大。
软开关技术
降低开关损耗和开关噪声。 进一步提高开关频率。
vg
Tr
Tr1
Vo
vds
Is
ids
iL
Vo
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Is
iD
T0T1T2T3 T4 精选文档 T5T6
T0
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零电压转换PWM电路一周期内各 运行模式分析
模式
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2
3
4
5
6
7
时间段 T0 ～ T1 T1 ～ T2 T2 ～T3 T3 ～T4 T4～T5 T5 ～T6 T6 ～ T0
特征 iLr线形上升 谐振
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8.3 典型的软开关电路
8.3.1 零电压开关准谐振电路 8.3.2 谐振直流环 8.3.3 移相全桥型零电压开关PWM电 路 8.3.4 零电压转换PWM电路
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高功率因数校正AC/DC变换器
移相全桥软开关DC/DC变换器
AC
输入电压及电 感电流、 输出 电压及电流和 主开关管漏极 电压采样电路
特点：
谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提高； 谐振电流有效值很大，电路中存在大量无功功率的 交换，电路导通损耗加大； 谐振周期随输入电压、负载变化而改变，因此电路 只能采用脉冲频率调制（Pulse Frequency Modulation—PFM）方式来控制。
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2）零开关PWM电路
– 引入了辅助开关来控制谐振的开始时刻，使谐 振仅发生于开关过程前后。