开关电源中软开关技术应用探析
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
VoDVin
D T on T
Ii IoD
Io
IL
I min
L max
2
10
一、直流开关电源的基本电路拓扑
ILmax
T’ T’off
Vo D D1D Vin DD
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
《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
软开关技术对通信电源的影响
软开关技术对通信电源的影响当今时代的发展，软开关技术作为一种新型技术的发展和运用使得越来越多的生产厂商受益，这是在信息化时代下，利用科技技术的研发和尝试。
软开关先进技术的使用更是在通信电源的应用中更具有实际的现实意义，其更为安全、操作更为科学化，在通信电源中的应用是如虎添翼。
1通信电源目前存在的弊端通信电源一般会出现问题较多的是整流模块退出、模块不均流、电池久压不保护、空开跳开、防雷器故障、保险管断开等。
而出现直流断电器故障，是由于我们采用的是直流断器，触点使用的是常闭触点，如若对断路器发出断开指令无反应时，易出现直流配电单元故障。
而在另一方面交流配电单元也易出现明显的故障，交流变送器出现了异常，无法正常地运转。
通信电源系统在通信系统所具有的地位不可替代，一旦通信电源系统故障引起对通信设备的供电中断，通信设备就会完全失灵，无法正常工作运转，造成通信电路中断、通信系统瘫痪，从而造成重大的经济损失和社会负面效益。
其中，目前通信电源系统常见的问题和弊端有以下几种：（1）交流配电单元的问题中的防雷器单元，在易发生的故障当中，防雷器易损坏。
（2）交流输入缺相，造成的因素很多，往往无法正确及时分析得出解决方案，其中涉及的是交流变送器的故障。
（3）交流接触器不吸合，造成的因素是交流输入的A相缺相，交流接触器线圈供电保险丝烧坏，交流接触器控制板出现故障。
（4）直流断路器的故障问题，直流电流显示不正确，其电流传感器斜率选择不正确，非常大的电流值显示不正确。
2软开关技术原理及其优越性2、1软开关技术原理硬开关的开通和关断过程伴随着电压和电流的剧烈变化，产生较大的开关损耗和开关噪声。
而软开关在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，使开关条件得以改善。
降低开关损耗和开关噪声，软开关有时也被称为谐振开关。
软开关其工作原理是，软开关电路中S关断后Lr与Cr间发生谐振，电路中电压和电流的波形类似于正弦半波。
软开关在开关电源中的应用研究
软开关在开关电源中的应用研究作者：宋臻达来源：《科技资讯》2016年第35期摘要：软开关技术是一种新型技术，在各类领域都有广泛的应用，并不断朝着小型化、轻量化的方向发展。
开关电源的发展不仅进一步减小系统的体积，增大了开关的性价比与功率密度，还提升了开关的瞬时相应速度，抑制来电源音频噪声，成为下一阶段的一个发展趋势，在各个领域中都有着广泛的应用。
该文主要针对软开关技术在开关电源中的应用进行分析。
关键词：软开关开关电源应用中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（b）-0047-02当今，随着科技的不断发展、进步，开关电源也得到了不断的发展和创新。
在开关电源技术发展中，小型化、轻量化的装置已经得到了应用，这是发展的一个方向和潮流。
另外，开关电源也对效率和电磁兼容性有了更高要求。
推广软开关技术，可以有效解决开关噪声问题以及电路中的开关损耗问题，提高开关频率。
1 软开关技术概述软开关技术指的是在电压为零的时候，开关管导通，电流为零的时候，开关管关闭。
软开关技术对于创新开关功能非常有效，且更加具备节能和环保性，将“人”的因素融入其中。
硬开关的开通和关断过程伴随着电压和电流的剧烈变化，产生较大的开关损耗和开关噪声。
而软开关在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，使开关条件得以改善。
降低开关损耗和开关噪声，软开关有时也被称为谐振开关。
2 软开关电路分类2.1 准谐振开关电路这准谐振开关电路是指在零电压情况下导通，在零电流的情况下关闭。
这种电路简称为QRC。
这种电路的输出电压和频率成正比关系，而和占空比没有必然联系，因此，QRC也属于变频电源。
与PWM进行比较，该种电路在控制上更为复杂，然而耗损为零，效率非常高，在各个领域得到了应用。
2.2 ZVS—PWM开关电路这种电路有很多的优点。
第一，消耗的功率低，而且效率非常高；第二，工作频率非常高。
但是，当关断主开关的时候，其电压比输入电压多一倍，这种电压会对开关电路的运行产生不利影响。
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。
软开关技术在开关电源中的应用
Ｉ ■
软 开 关技 术在 开 关 电源 中 的应 用
陶永强 丁
（ 天水 七 四九 电子 有 限公 司
旭
甘肃
王明强
天水 ７ ４ １ ０ ０ ０ ）
［ 摘 要］ 软 开关Ｐ ＷＭ技术 集谐 振 变换 器与 Ｐ ＷＭ控制 的 优点 于一 体 ， 既 能实 现功 率管 的零 电压 开 关 ， 又 能实 现功 率管 的恒 定频 率控 制 ， 是 电力 电子技术 的 发展 方向之一 与 传统Ｐ ｗＭ硬开关变 换器相 比 ， 元器 件 的电压 、 电流应力 小 ， 仅 仅增加 了一个谐 振 电感 ， 成本 和 电路 的复杂程度 没有增 加。 移相 控制零 电压开 关Ｐ ＷＭ
模 式和全 波模 式 。
２ ３ 零开 关Ｐ Ｗ Ｍ 变换器
时间内电压和电流会有一个交越区域， 这个交越造成的开关管损耗称为开关管
零开 关Ｐ ｗＭ变换器 包括 零电ＮＰ － Ｖ ￣ 变换器 和零 电流Ｐ ｗＭ变 换器 ， 。 它们 特 点是变换 器工作在 脉冲调 宽的方 式下 ， 电路简单 ， 工作稳定 。 辅助 谐振 电路 只 是 在主开 关管开 关时工作 ， 实现开关 管的软开 关 ， 其它 时间停 止工作 。 它们 是在 准谐振软 开关 的基 础上 ， 加入 一个辅 助开关 管 ， 来控制谐 振元 件的谐振 过程 ， 实 现Ｐ ＷＭ控制 。 它只利用 谐振实 现换相 ， 换相 完毕后仍 采用Ｐ ＷＭ工 作方式 ， 从 而 既能克 服硬开 关Ｐ ｗＭ在开 关过程 中 的三 大缺 陷， 又能保 留硬开关Ｐ ｗＭ变换 器
置不 同的死 区时间 ， 巧妙 利用变压器 漏感和 开关管 的结 电容 及变压器 初次级 之
变换 器就 是软 开 关Ｐ Ｗ Ｍ技 术 中的一 种拓 扑 ， 它适 用于 中 、 大功 率直 流一直 流 变换场 合 。 ［ 关键词］ 软开 关 技术 谐 振 原理 电源 中 图分类 号 ： Ｔ Ｐ ２ ７ １ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章编号 ： １ ０ ０ ９ －９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ２ １ — ０ ３ ８ ４ 一 Ｏ １
开关电源高频化和软开关技术剖析
开关电源高频化和软开关技术开关电源高频化和软开关技术近年来, 电力电子技术发展迅猛, 直流开关电源广泛应用于计算机、航空航天等领域。
如今, 笨重型、低效电源装置已被小型、高效电源所取代。
为了实现电源装置的高性能、高效率、高可靠性,减小体积和重量, 必须实现直流开关电源的高频化。
直流开关电源的高频化不仅减小了功率变换器的体积, 增大了变换器的功率密度和性能价格比, 而且极大地提高了瞬时响应速度, 抑制了电源所产生的音频噪声, 从而已成为新的发展趋势。
然而功率变换器开关频率的进一步提高将受以下因素的限制: ①在通断瞬间切换过程中, 功率器件的开关应力。
②开关损耗。
③剧烈的d i/ d t 和d u/ d t 冲击及其产生的电磁干扰(EMI) 。
软开关技术是使功率变换器得以高频化的重要技术之一, 它应用谐振的原理, 使开关器件中的电流(或电压) 按正弦或准正弦规律变化。
当电流自然过零时, 使器件关断(或电压为零时, 使器件开通) , 从而减少开关损耗。
它不仅可以解决硬开关变换器中的硬开关损耗问题、容性开通问题、感性关断问题及二极管反向恢复问题, 而且还能解决由硬开关引起的EMI 等问题。
为此先后有人提出了谐振变换器( resonantconverter) , 准谐振变换器(quasi resonant converter)和多谐振变换器(muti resonant converter) , 零开关PWM 变换器(zero switching PWM converter) , 零转换PWM变换器(zero transition PWM converter) 及无源无损缓冲电路(passive lossless snubber circuit) 等多种软开关技术。
谐振变换器谐振变换器实际上是直流开关电源负载谐振变换器, 在20世纪70 年代最早被提出来, 它通过在标准PWM变换器结构上简单地附加谐振网络的方法而得到。
软开关技术发展现状的研究
技术方案
3、零电压切换软开关技术：该技术通过在开关切换前将电压降至零，实现平 滑切换。其主要优点是可靠性高、电磁干扰小，但存在控制相对复杂、成本较高 等问题。
技术方案
4、零电流切换软开关技术：该技术通过在开关切换前将电流降至零，实现平 滑切换。其主要优点是可靠性高、电磁干扰小，但存在控制相对复杂、成本较高 等问题。
内容摘要
结论与展望：本次演示通过对软开关功率因数校正技术的研究，得出了其在 改善电力质量、提高功率因数和降低谐波污染方面的优势。实验结果表明，软开 关功率因数校正技术具有广泛的应用前景，尤其在新能源、智能电网等领域具有 重要意义。然而，该技术在实际应用中仍存在一定的挑战，如设备成本较高、占 地面积较大等问题。
开关电源技术的分类
开关电源技术的分类
开关电源技术按照不同的分类方式可以分为多种类型。根据工作原理，开关 电源可以分为硬开关和软开关两种。硬开关电源是通过开关器件的通断来实现电 源的开关，这种方式的优点是效率高、成本低，但缺点是开关器件的通断过程中 会产生很大的电流和电压冲击，容易导致电磁干扰和机械应力等问题。软开关电 源则是通过谐振、准谐振或直流叠加等技术实现开关器件的软开关，从而避免了 硬开关电源的这些问题。
背景
背景
软开关技术是一种在开关切换过程中，通过一定的控制策略，使开关器件的 电压和电流得到有效降低，从而实现平滑切换的技术。自20世纪90年代以来，随 着电力电子技术的快速发展，软开关技术得到了广泛和研究。然而，现有的软开 关技术方案在某些方面仍存在一定不足，如控制策略复杂、成本较高等，因此需 要进一步加以研究和完善。
内容摘要
智能软开关技术在配电系统中的应用场景非常广泛，主要体现在以下几个方 面。首先，在工业自动化领域，智能软开关技术可以应用于电力系统的运行监控、 电能质量管理和设备保护等方面，提高工业生产的稳定性和可靠性。其次，在建 筑智能化领域，智能软开关技术可以实现楼宇自动化控制、智能照明、能源管理 等功能，提高建筑的舒适性和节能性能。
软开关技术在电力电子变换电路的应用论文
软开关技术在电力电子变换电路的应用论文本文对传统的硬开关技术所存在的开关损耗及电力公害等不足进行了详细的分析，在此基础上提出了软开关的概念，阐述了软开关的工作原理，分析了软开关存在的不足。
一、硬开关及其所存在的问题在硬开关过程中，开关器件在较高电压下通过较大电流，会产生很大的开关损耗。
开关损耗随开关频率的提高成正比增加，不仅降低了变压器的效率，而且严重的发热温升可能使开关器件的寿命急剧缩短，此外还会产生严重的电磁干扰噪声，难与其他敏感电子设备电磁兼容。
二、软开关原理如果在电力电子变换电路中采取一些措施，如改变电路结构和控制策略，使开关器件在开通过程中其端电压为0，则可以大大缓解上述问题，这种开通方式称为零电压开通;同理，若使开关器件在关断过程之前其承载的电流已降为零，则这种关断方式称为零电流关断。
零电压开通、零电流关断是电力电子器件最理想的开关方式，其开关过程中无能量损耗，但如果开关器件在开通过程中其端电压很小，在关断过程中其电流也很小，则这种开关过程的功耗也很小，称之为软开关。
在电力电子变换电路中，利用LC谐振特性使变换器中开关器件的端电压uv或电流iv自然地谐振过零，在开关器件端电压uv降为零后(如图1a中t0时刻)，即其等效电阻Rv变为零后，施加驱动信号，开通电路。
这样在电流iv的建立过程中电流、电压因没有重叠时间而无开通损耗，即Pon=uv×iv=0，这种开通方式称为零电压开通，如图1a所示。
如果流经开关器件的电流因电路谐振电流自然地降为零(如图1a中t1时刻)，则在开关管电流下降时因开关管仍处于通态，Rv=0，其电压为零而无损耗关断，电流降到零后再撤除驱动信号。
由于电流早已为零也无开关损耗，这种关断方式称为零电流关断，如图1a所示。
零电压开通和零电流关断都无开关损耗，这当然是最理想的软开关过程。
但如果象图2b所示，施加驱动信号后，在Rv减小、电流上升的开通过程中，电压uv不大或迅速下降为零，这种开通过程开通损耗不大，称之为软开通。
软开关技术讲解
软开关技术综述摘要软开关技术是利用在零电压、零电流条件下控制开关器件的导通和关断，有效地降低了电路的开关损耗和开关噪声因而在电力电子装置中得到广泛应用。
本文在讲述软开关技术的原理及分类的基础上，主要回顾了软开关技术的由来和发展历程，以及发展现状和未来的发展趋势。
关键词：软开关技术原理发展历程发展趋势一．引言：根据开关元件的工作状态，可以把开关分成硬开关和软开关两类。
硬开关是指开关元件在导通和关断过程中，流过器件的电流和元件两端的电压在同时变化；软开关是指开关元件在导通和关断过程中，电压或电流之一先保持为零，一个量变化到正常值后，另一个量才开始变化直至导通或关断过程结束。
由于硬开关过程中会产生较大的开关损耗和开关噪声。
开关损耗随着开关频率的提高而增加，使电路效率下降，阻碍了开关频率的提高；开关噪声给电路带来了严重的电磁干扰问题，影响周边电子设备的正常工作。
为了降低开关的损耗和提高开关频率，软开关的应用越来越多。
电力电子装置中磁性元件的体积和重量占很大比例，从电机学相关知识知道，使变压器、电力电子装置小型化、轻量化的途径是电路的高频化。
但是, 传统的开关器件工作在硬开关状态，在提高开关频率的同时，开关损耗和电磁干扰也随之增加。
所以，简单地提高开关频率显然是不行的。
软开关技术是使功率变换器得以高频化的重要技术之一, 它应用谐振的原理, 使开关器件中的电流(或电压) 按正弦或准正弦规律变化。
当电流自然过零时, 使器件关断(或电压为零时, 使器件开通) , 从而减少开关损耗。
它不仅可以解决硬开关变换器中的硬开关损耗问题、容性开通问题、感性关断问题及二极管反向恢复问题, 而且还能解决由硬开关引起的EMI 等问题。
当开关频率增大到兆赫兹级范围, 被抑制的或低频时可忽视的开关应力和噪声, 将变得难以接受。
谐振变换器虽能为开关提供零电压开关和零电流开关状态, 但工作中会产生较大的循环能量, 使导电损耗增大。
为了在不增大循环能量的同时, 建立开关的软开关条件, 发展了许多软开关PWM技术。
开关电源 软开关技术
06
详细描述
软开关技术能够降低开关电源内部的热损耗， 减少器件的温升，从而延长开关电源的使用寿 命。
软开关技术在DC/DC转换中的应用
总结词
高效率、高功率密度
详细描述
软开关技术在DC/DC转换中 能够实现高效率、高功率密 度的输出，尤其在高压、大 电流的电源应用中具有显著
优势。
总结词
降低噪声、减小振动
未来软开关技术将进一步向集成化和智能化方向发展，实现更小体积、
更高可靠性和智能化的电源设计。
03
多功能化和定制化趋势
随着电子设备功能的多样化，对电源的需求也越来越多样化，软开关技
术将进一步实现多功能化和定制化设计，以满足不同领域和不同应用场
景的需求。
05
结论
总结软开关技术在开关电源中的重要地位
软开关技术能够降低开关损耗，提高电源效率，减小散热需求，从而减小电源体积 和重量，提高电源的可靠性和稳定性。
工作原理
开关电源通过将输入直流电压转换为 高频交流电压，再通过整流和滤波电 路，将高频交流电压转换为直流输出 电压。
开关电源的分类与特点
分类
根据工作频率、电路结构、控制 方式等不同，开关电源可分为多 种类型，如恒压式、恒流式、脉 冲宽度调制式等。
特点
开关电源具有效率高、体积小、 重量轻、动态响应快等优点，广 泛应用于电子设备、通信设备、 电力设备等领域。
03
软开关技术在开关电源 中的应用
软开关技术在AC/DC转换中的应用
总结词
提高效率、降低损耗
01
02
详细描述
软开关技术在AC/DC转换中应用广泛，通过 降低开关损耗、提高转换效率，有效解决了 传统硬开关模式下的能效问题。
软开关技术及其应用
软开关技术及其应用1.软开关技术的简介1.1软开关技术的基本概念软开关：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。
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。
和硬开关工作不同，理想的软关断过程是电流先降到零，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下降到零，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，器件结电容的电压亦为零，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，因此二极管方向恢复问题不存在。
1.2软开关技术的工作原理图一软开关的开关、关断过程通过在开关过程前后引入谐振，使开关开通前电压先降到零，关断前电流先降到零，就可以消除开关过程中电压、电流的重叠，降低他们的变化率，从而大大减小甚至消除开关消耗。
同时，谐振过程限制了开关过程中电压电流的变化率，这使得开关噪声显著减小。
理想开关过程：零压导通零压关断，开通和关断零损耗零噪声。
2.软开关电路的种类及特点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。
通常，一种软开关电路要么属于零电压电路，要么属于零电流电路。
但也有个别电路中，有些开关是零电压开通，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以下三种：1）准谐振电路. 是最早出现的软开关电路。
准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波，谐振的引入使得电路的开关损耗和开关噪声大大下降，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方式来控制。
准谐振电路可以分为零电压开关准谐振电路、零电流开关准谐振电路、零电压开关多谐振电路和用于逆变器的谐振直流环。
2) 零开关PWM电路.电流和电压基本上是方波。
开关承受的电压明显降低。
电路不采用开关频率固定的PWM控制方式。
开关电源 软开关技术
对元件性能要求高
软开关技术要求电路元件具有 更高的耐压和耐流能力，以及
更快的开关速度。
兼容性问题
在某些应用中，软开关技术可 能与现有硬件或标准不兼容，
需要进行适配或修改。
05
软开关技术的实际应用案例
案例一：LED驱本
详细描述
降低开关损耗
通过控制开关的电压和 电流，软开关技术可以 有效地降低开关过程中 的电压和电流应力，从 而减小开关损耗，提高
电源效率。
减小电磁干扰
由于软开关技术可以控 制开关过程中的电压和 电流波形，因此可以减 小开关过程中产生的电 磁干扰，提高电源的电
磁兼容性。
延长开关寿命
通过降低开关过程中的 电压和电流应力，软开 关技术可以延长开关器 件的寿命，降低电源维
03
软开关技术的工作原理
软开关技术的电路结构
电路组成
软开关技术通常由主电路、控制电路和辅助电路组成。主电路负责实现电能转 换，控制电路负责调节开关状态，辅助电路则提供必要的支持功能。
工作模式
根据电路结构和控制方式的不同，软开关技术有多种工作模式，如零电压开通、 零电流关断、零电压关断等。
软开关技术的控制方式
01
脉冲宽度调制（PWM）
通过调节脉冲宽度来控制开关的占空比，从而实现电压和电流的调节。
PWM控制方式简单、易于实现，但可能会产生较高的开关损耗。
02
脉冲频率调制（PFM）
通过调节脉冲频率来控制输出电压或电流，PFM控制方式具有较低的开
关频率，可以减小电磁干扰和开关损耗，但可能会影响输出性能。
03
混合调制（PWM+PFM）
开关电源的应用与发展
应用
开关电源软开关技术
§5.1 软开关旳基本概念 §5.2 软开关电路旳分类 §5.3 经典旳软开关电路
1
引言
➢ 开关电源旳发展趋势 ☼ 小型化、轻量化，对效率和电磁兼容性也有很高要求。
➢ 电力电子装置高频化 ☼ 减小滤波器、变压器旳体积和重量，电力电子装置小 型化、轻量化。 ☼ 开关损耗增长，电路效率严重下降，电磁干扰增大。
关承受旳电压明显降低，电路能够采用开关频率固定旳
PWM控制方式。
Cr
S1
L
S
Lr
VD
Lr
L
S
S1
VD
Cr
a) 零电压开关PWM电路旳基本 b) 零电流开关PWM电路旳基 12
开关单元
本开关单元
5.2.3 零转换PWM电路
采用辅助开关控制谐振旳开始时刻，谐振电路与主开关并联。
零转换PWM电路可分为零电压转换PWM电路（ZVT PWM） 和零电流转换PWM电路（ZCT PWM）。
零电流开关准谐振电路 （Zero-Current-Switching
Lr
L
S
Cr
VD
Quasi-Resonant Converter—ZCS QRC）
b) 零电流开关准谐振电路旳基本开关单元
Cr1
零电压开关多谐振电路
Lr
L
（Zero-Voltage-Switch Multi-Redonant Converter—
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 开关关断前电流为零,关断时不会产生损耗和噪声。
一般简称零电压开关和零电流开关。零电压开通和 零电流关断主要依托电路中旳谐振来实现。
零电压关断 开关并联旳电容能延缓开关关断后电压上升旳速度， 降低开关损耗。
电力电子软开关技术综述
电力电子软开关技术综述摘要：电力电子软开关技术是一种应用于电力电子系统的关键技术，具有提高系统性能、降低开关损、增强系统可靠性的优点。
本文对电力电子软开关技术的应用现状和发展趋势进行了综述，探讨了不同软开关技术的优缺点，并提出了未来的研究方向。
引言：电力电子软开关技术是一种新型的电力电子变换技术，旨在减少开关器件的开关损，提高系统效率，同时降低系统噪声和电磁干扰。
随着电力电子技术的不断发展，软开关技术已成为研究热点之一。
本文旨在对电力电子软开关技术的应用现状和发展趋势进行综述，以推动该技术的进一步发展。
电力电子软开关技术的基本概念是利用电容或电感等储能元件实现开关器件的软化。
通过合理控制开关器件的导通和关断时间，以及储能元件的充放电过程，可以实现开关器件在导通和关断过程中的损耗最小化。
电力电子软开关技术的实现方法主要包括谐振变换、准谐振变换、多脉冲变换等。
虽然软开关技术具有降低开关损、提高效率等优点，但也会导致系统复杂度增加、成本提高等问题。
电力电子软开关技术在电力系统中的应用主要包括电力电子变换器、直流输电、柔性交流输电等方面。
其中，电力电子变换器是最为广泛的应用之一，可以用于电源、负载、储能等设备的控制和调节。
在控制策略方面，软开关技术可以用于改善系统的性能和稳定性，例如在PWM控制中引入软开关技术可以降低系统的谐波含量。
在设备制造方面，软开关技术也被广泛应用于各种电力电子设备中，例如开关电源、不间断电源等。
随着电力电子技术的不断发展，电力电子软开关技术的未来发展趋势主要包括以下几个方面：新型电力电子软开关技术的研发：随着技术的不断进步，将会有更多新型的电力电子软开关技术出现，例如更为高效的软开关技术、新型的谐振变换技术等。
这些新型的软开关技术将会在更广泛的领域得到应用，例如新能源、智能电网等领域。
集成化和模块化：未来电力电子软开关技术将更加注重集成化和模块化，通过将多个器件和电路集成在一起，实现更高效、更可靠、更小型化的电力电子系统。
一种应用软开关技术的大功率开关电源的设计
一种应用软开关技术的大功率开关电源的设计摘要：开关电源随着输出功率的提升无疑会导致开关管所承受的电压或电流增加，如果仅仅使用普通的脉宽调制技术，那么将会导致开关管的开关损耗大幅度的增加。
在硬开关环境下，传统开关器件的电磁干扰与开关损耗也较大，而软开关的出现就有效解决了这一问题。
软开关技术的发展，使开关损耗以及开关噪音都大大减少，电路的效率也有了很大的提高。
基于此，文章就一种应用软开关技术的大功率开关电源的设计进行分析。
关键词：软开关技术；大功率开关电源；设计方法1 软开关技术的工作原理软开关是以硬开关为基础的，是对传统硬开关的继承与改善。
和硬开关不同，软开关增加了一些谐振器件，包括小电感、电容等。
新增加的谐振器件构成了辅助换流网络，开关的条件也因此得到了很大的改善。
硬开关不仅会造成开关损耗，还会产生噪音，但随着开关条件的改善，这一问题也得到了妥善解决。
在软开关技术的支持下，开关损耗以及开关噪音都大大减少，电路的效率也因此有了很大的提高。
软开关主要包括两个方面，一是软开通，二是软关断。
软开通开关又可以称之为零电压开关，而软开断开关就是零电流开关，在运行过程中，一般先将电压下降到零，再将电流提升至通态值，这是理想的软开通过程。
理想的软开关过程是不会产生开关损耗与开关噪音的，符合低碳、节能、环保的要求。
2 软开关技术的分类2.1 谐振变换器谐振变换器的实质是负载谐振变换器，最早被提出来是在上世纪七十年代。
在标准脉宽调制变换器上附加谐振网络就会得到谐振变换器。
根据谐振元件的不同谐振方式，可以将谐振变换器分为串联皆振和并联谐振两大类变换器。
它的工作原理就是通过负载的谐振与谐振网络，调整经过开关元件的电压或电流，成为正弦波形，使开关元件在电流过零开通，在电压过零时关断，从而实现软开关的过程。
2.2 准谐振变换器和多谐振变换器上世纪八十年代初期，李泽元教授在美国的UPEC和众多研究人员一起研究提出了谐振开关。
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1 软开关技术 所谓软开关技术，指的是电压为零时开关管导通，电流为零时开 关管关断。通常，把开关元件上的电压波形为正弦波的称为电压谐振开 关电路，其以零电压开关 ZVS （Zero Voltage Switching） 方式工作。 而把流过开关的电流波形为正弦波形的称为电流谐振开关电路，其以零 电流开关 ZCS （ZeroCurrentSwitching） 方式工作。 2 软开关电路的分类 2.1 准谐振开关电路及其意义 图 1 的 a、b 分别为 ZCS 和 ZVS 谐振开关示意图。图中 Lr 为谐振 电感，Cr 为谐振电容，VT 为开关功率管。
图4
2.5 ZVT-PWM 转换电路 ZVT-PWM 转换电路与 ZCS-PWM 开关电路的工作原理、运行 模式比较相似，不同的是主开关与谐振网络并联，而 ZCS-PWM 开关 电路是主开关与谐振电容并联。如图 5。
图2
2.3 ZVS-PWM 开关电路 图 3 是 ZVS-PWM 开关电路原理图。
60 2012 年 5 月（ 下 ）
开关电源中软开关技术应用探析
谭卓彬
（江门市新会区体育中心，广东江门 529100）
[摘 要] 软开关技术是今后技术发展的方向，软开关的应用是个重要课题。本文着重介绍谐振开关电路、ZCS/ZVS/ZCT/ZVT-PWM 电 路、移相全桥电路、有源钳位电路、移相全桥 ZVS-PWM 电路、不对称半桥型电路和 PWM 三电平直流开关电路等软开关技术的核心电路 的概念、结构和分类，并对软开关技术的电路、工作特性和应用等的分析。 [关键词] 开关电源；软开关；分析设计
图5
ZCT-PWM 或 ZVT-PWM 转换电路能使主开关管在关闭或导通 时恒频运行，电路运行时的电流 （电压） 应力小，能够适应负载和输入 电压在较大范围内变化。而且工作电流和损耗都很少，不影响电路的工 作效率。
这一类软开关电路经常被用于功率因数校正 （Power Factor
应用科技
Correction，PFC） 装置。 2.6 直流 / 直流零电压开关脉宽调制转换电路 2.6.1 DC/DC 有源钳位正激式转换电路 DC/DC 有源钳位 （Active Clamp） ZVS-PWM 技术已在正激式、
图3
ZVS-PWM 开关电路与 ZCS-PWM 开关电路一样，具有功耗 低、效率高、工作频率高等许多优点。但主开关 VT1 的漏—源极电压在 关断时几乎是输入电压的 2 倍，这种电压应力对 ZVS-PWM 开关电路 很不利。所以，在 ZVS-PWM 开关电路上应该选用耐压很高的开关功 率管。
2.4 ZCT-PWM 转换电路 图 4 是 ZCT-PWM 转换电路原理图。ZCT-PWM 转换电路只要 将正激式、反激式 PWM 变换电路中的一个 PWM 开关用 ZCT-PWM 开关代替，即可改变成零电流转换电路的电路模式，电路改装极为方 便。
图6
2.6.2DC/DC 有源钳位反激式转换电路 有源钳位反激式转换电路比 SRC、SRD、ST 等的钳位性能优越得 多：钳位方式好，钳位电压稳定，钳位元器件损耗低。如图 7。
图7
2.7 移相全桥型零电压开关 PWM 电路 移相全桥电路是目前应用最广泛的软开关电路之一。它的特点是： 电路结构简单，每一个开关导通和关断的时间固定不变。如图 8。
图8
2.8 不对称半桥型电路 不对称半桥型电路的结构见图 9。该电路主电路结构与普通半桥电 路相同，不同的是一次侧开关管的控制方式。避免了普通半桥在两开关 管均处于关断状态时变压器漏感所引起的电压振荡问题，与移相全桥电 路相比，有高电压输入时，不存在的环流电流产生的损耗。
图 10
3 软开关存在的问题 3.1 磁性元器件的多功能化 首先，由于软开关的 L 要流过高频电流且大振幅工作，因此有高 频损耗从而发热；为了消除铁损耗而采用空心线圈电感使得线圈变大； 由于集肤效应、邻近效应的作用增加了阻性损耗。 另一方面，转换电路中通常采用变压器，有效利用变压器的漏感 或励磁电感作为软开关的 L 和 C。这样，变压器具有多种功能。 再者，使用磁性元器件时，为了减少体积，重要的是要除去直流 偏磁，采用有源钳位电路可由谐振电容使变压器磁复位。因此，对于软 开关的实用化，关键是磁性元器件的配合。 3.2 逆变器中软开关的应用 逆变器是一种直流—交流转换电路。 在高频加热、金属熔解炉、非接触式能量转换中，主要是利用高 频交流电压或电流。为了降低损耗和抑制浪涌，逆变器都应用了软开关 技术。 在用太阳能电池、燃料电池、UPS 等高品质电源的直流输电系统 中，一般是高频逆变器对直流电压进行 PWM 控制，再通过低通滤波 器得到正弦电压。因此逆变器中可考虑应用软开关。 在电动机控制中采用传感器方式时，用传感器检测电流与转角等 微变量，快速计算出转矩等参数，对磁通与电流进行正交控制。因此， 在电动机驱动中，今后也需要应用软开关技术。 4 结语 通过以上对开关电源软开关核心技术的分析研究，我们日后在使 用和设计开关电源时，能够充分利用软开关技术进行技术攻关。为设计 出体积小重量轻、使用时间长、抗干扰、兼容性好、效率高、损耗低、 安全运行、用途广的新一代环保节能型开关电源打下良好的理论基础。
本文链接：/Periodical_kjf201210043.aspx
[参考文献]
[1] 何希才.稳压电源电路的设计与应用.北京:中国电力出版社,2006.
[2] 裴云庆,杨旭,王兆安.开关稳压电源的设计和应用.北京:机械工业出版社, 2010. [3] 赵同贺.新型开关电源典型电路设计与应用.北京:机械工业出版社,2009.
61 TECHNOLOGY WIND
开关电源中软开关技术应用探析
图9
不对称半桥电路由于电路简单，所用器件少，在小功率电源中有 较多的应用。
2.9 软开关 PWM 三电平直流转换电路 当 DC-DC 转换电路的输入电压上升时，主电路所使用的器件耐 压也需要随之提高，但高耐压的开关器件的特性通常不够理想。例如， 高耐压的 IGBT 开关特性较差，高耐压的 MOSFET 的导通电阻显著增
Modulation，脉宽调制） 变换电路比较起来，控制稍为复杂，但损耗
为零效率最高，这就是准谐振变换电路的意义。
2.2 ZCS-PWM 开关电路
图 2 是 ZCS-PWM 开关电路原理图。VT1 是该开关电路的主开 关，VT2 是辅助开关，Cr 是与辅助开关相串联的电容，Lr 是谐振电感， Lf、Cf 分别是输出滤波电感和滤波电容，Lp、Cp 是串联谐振电路。
（a） ZCS 谐振开关
（b） ZVS 谐振开关
图1
电子开关具有零电压导通、零电流关断的条件，这种变换电路称
为准谐振变换电路 （QRC，Quasi-ResonantConverter）。QRC 软开
关的输出电压与频率有关 （频率越高、输出电压越大），而与占空比无
关 ，所 以 说 QRC 是 一 种 变 频 电 源 。它 与 PWM （Pulse Width
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
谭卓彬 江门市新会区体育中心,广东江门529100
科技风 Technology Wind 2012(10)
参考文献(3条) 1.何希才 稳压电源电路的设计与应用 2006 2.裴云庆;杨旭;王兆安 开关稳压电源的设计和应用 2010 3.赵同贺 新型开关电源典型电路设计与应用 2009
反激式、推挽式变换电路等多种电路中获得应用。因为有源钳位能使高 频变压器磁心的磁通自动复位，避免磁饱和，以提高磁心的利用率。图 6 是 DC/DC 有源钳位正激式变换电路原理图。与无源钳位电路相比， 电路效率可以提高到 95%。
加。而软开关三电平转换电路，使开关管的电压应力降为输入电压的一 半。三电平直流转换电路在拓扑结构上可分为半桥拓扑及全桥拓扑，两 者的工作原理相似；在软开关方式上与移相全桥拓扑类似，图 10 为 ZVS 半桥软开关三电平直流转换电路的拓扑结构。