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開關電源高頻化和軟開關技術
（作者未知） 2010/4/15
（接上頁）換器, 其諧振網(wǎng)絡是與主開關并聯(lián)的。
在直流開關電源開關轉換期間, 并聯(lián)的諧振網(wǎng)絡產(chǎn)生諧振獲得零開關條件。開關轉換結束后, 電路又恢復到正常的PWM工作方式。因此, 零轉換PWM變換器既克服了硬開關PWM和諧振技術的缺點, 又綜合了它們的優(yōu)點。為此, 該類變換器在中大功率場合得到廣泛應用, 并具有如下優(yōu)點: ①采用PWM 控制方式, 實現(xiàn)恒定頻率控制。②輔助電路只是在開關管開關時工作, 其他時候不工作, 而且是與主功率回路相并聯(lián), 不需要處理很大的環(huán)流能量, 從而減小了輔助電路的損耗。③輔助電路的工作不會增加主開關管的電壓和電流應力。
結束語
當開關頻率增大到兆赫茲級范圍, 被抑制的或低頻時可忽視的開關應力和噪聲, 將變得難以接受。諧振變換器雖能為開關提供零電壓開關和零電流開關狀態(tài), 但工作中會產(chǎn)生較大的循環(huán)能量, 使導電損耗增大。為了在不增大循環(huán)能量的同時, 建立開關的軟開關條件, 發(fā)展了許多軟開關PWM 技術。它們使用某種形式的諧振軟化開關轉換過程,開關轉換結束后又恢復到常規(guī)的PWM 工作方式,但它的諧振電感串聯(lián)在主電路內(nèi), 因此零開關條件與電源電壓、負載電流的變化范圍有關, 在輕載下有可能失去零開關條件。為了改善零開關條件, 人們將諧振網(wǎng)絡并聯(lián)在主開關管上, 從而發(fā)展成零轉換PWM 軟開關變換器, 它既克服了硬開關PWM技術和諧振軟開關技術的缺點, 又綜合了它們的優(yōu)點。目前無源無損緩沖電路將成為實現(xiàn)軟開關的重要技術之一, 在直流開關電源中也得到了廣泛的應用。
1）電力電子設備的小型化、輕量化和高功率密度化
電力電子設備的發(fā)展方向之一是小型化，降低其體積、重量，提高功率密度。例如，隨著微處理器大規(guī)模集成電路（VLSI）尺寸的不斷減小， 而供電電源的尺寸與微處理器相比卻要大得多。因此，必須采取新的技術來降低開關電源的體積重量。20世紀人們在提高開關電源功率密度方 面做了不少工作。開關電源的小型化、減輕重量對便攜式電子設備（如移動電話、數(shù)碼相機）尤為重要。為了實現(xiàn)開關電源高功率密度，必須提 高PWM DC/DC轉換器的工作頻率，從而減小電路中儲能元件的體積和重量。
2）高頻電力電子技術
1980年以前，開關電源中PWM DC/DC轉換器的開關頻率為20～50 kHz，從1980年起，提高開關頻率成為減少開關電源尺寸的最有效手段，同時 也改善了開關電源的動態(tài)性能。現(xiàn)在⒛0～500 kHz已成為輸出100 W以下開關電源的標準開關頻率。特殊制造的小功率開關電源，其開關頻率已 經(jīng)達到了幾兆赫。
200W以下的小功率高頻開關電源的DC/DC轉換器做成標準模塊，外形像一塊磚。根據(jù)國際標準，按外形尺寸以磚（Brick）為標準單位分類。例 如，1/8磚、1/4磚、1/2磚（尺寸分別為0.8in×2.3in×0.36in、1.45in×2.3in×0.4in和2.4in×2.3in×0.4in）和全磚。2004年又推出了1/16磚的DC/DC轉換器模塊。
如表給出了20世紀70年代以后的30年，通信和計算機用開關電源DC/DC轉換器高功率密度的發(fā)展進程。可見，高頻化、高功率密度和高效率是 開關電源技術發(fā)展進步的重要標志。
換器的發(fā)展進程 src="http://www.dzsc.com/data/uploadfile/2008106104943933.gif" border=0﹥
如表 開關電源DC/DC[/url]轉換器的發(fā)展進程
PWM開關電源按硬開關模式工作時，在開關過程中，功率開關器件的電壓和電流波形有交疊，因而開關損耗大。高頻化可以縮小感性元件和容 性元件的體積重量，但開關頻率越高，開關損耗越大。為此，必須采取措施來提高高開關頻率DC/DC轉換器的效率。人們研究了在開關過程中開 關器件的電壓和電流波形不相交疊的技術，即所謂零電壓開關（ZVS）和零電流開關（ZCS）技術，總稱為軟開關技術（相對于PWM硬開關技術而言）。 除了減小開關損耗以外，應用軟開關技術還可以大大降低開關的噪聲，以及減小了開關電源對外界的電磁干擾。
20世紀90年代中期，30A/48V PWM DC/DC轉換器采用移相全橋ZVS-PWM技術后，重7kg，比用PWM技術的同類產(chǎn)品重量下降40％。軟開關技術的 開發(fā)和應用，提高了開關電源的效率。據(jù)說，最近國外小功率DC/DC轉換器開關電源模塊（48/12V）總效率可以達到96％；48/5V DC/DC轉換器開 關電源模塊的效率可以達到92％～93％。⒛世紀末，國內(nèi)生產(chǎn)的通信用50～100（未完，下一頁）
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