軟開關電源簡介
電源技術(學術上稱之為功率變換技術)經歷了近二十年的革命性發展,逐步替代了落后的工頻硅整流技術而進入了高頻變換時代。在高頻變換技術進程中又走過了它的初期階段即硬開關PWM階段,于近年進入了它的第二階段,即軟開關PWM階段。
所謂硬開關PWM(脈沖寬度調制),是指在功率變換過程中電子開關在開通和關斷的瞬間處于大電流或高電壓的工作條件。以日常生活中常見的閘刀開關為例說明,當您帶負荷推合或拉開閘刀的瞬間,閘刀間會產生強烈的拉弧火花,正是這種強烈的火花造成了開關的燒蝕損壞,形成了對電網和空間的極大電磁干擾,而且導致開關工作損耗增高。在硬開關PWM技術中,承擔功率變換的主開關器件其實正是處于這樣的工作環境中。所以它的工作可靠性差、效率低、電磁干擾極為嚴重。因此,硬開關PWM技術已經顯得不能適應電子時代的要求,它過時了。
社會發展的要求,迫使電源技術于近幾年進入了它的第二階段即相移控制式的軟開關PWM階段。
所謂軟開關技術,我們還是以閘刀開關作形象比喻,如果能在閘刀推合和拉開的瞬間人為地令開關間的電壓或電流為零,豈不就可以避免拉弧火花的產生?在功率變換技術中,其實就是在主開關器件關斷和導通的瞬間,實現其兩端電壓或電流為零的技術。也就是術語中常說的ZVS(零壓開關)和ZCS(零流開關)軟開關技術。
軟開關PWM技術是相對于硬開關PWM技術的一次革命性進展,它確實在相當程度上改善了電源產品的可靠性、效率、電磁干擾(EMI)三大基本性能,但也存在諸多不足和遺憾,如:它的軟開關可惜不是完整意義上的;重載占空比丟失降低輸出能力、環流損耗降低效率;工作電流和硬開關PWM一樣呈脈沖形態,導致電磁干擾;主控環依然是落后的單環電壓控制方式等等,這都制約了電源三大基本性能的提高。
十多年前,學術界曾提出多種諧振電路模式,特別是多諧 振電路模式,它轉換效率很高,工作電流呈正弦形態,電磁干擾極低,體積小重量輕,電路簡潔新穎,誘人的性能也曾吸引了眾多的廠商付諸生產,可惜由于它的工作可靠性差、可生產性差,最終成了閃亮的流星。其實前面提到的軟開關PWM技術正是部分地吸收諧振模式中的軟開關特性,把它應用到了硬開關PWM電路而取得的進展。因而學術界也稱之為“邊緣諧振技術”,其實,這是電源技術發展過程中的一種折中和無奈。