电子设计大赛软开关技术摘要.pdfVIP

：软开关变换器在零电压、零电流条件下开通（关断），开关损耗小，所以它可以在

高频状态下工作。所以变压器、电感、电容的体积可以大大减小，提高了功率密度以及动态

响应性能。与此同时，它能消除相应的电磁干扰（EMI）和射频干扰（RFI），提高变换器的

可靠性。

：硬开关软开关谐振

ASURVEYONSOFTSWITCHINGTECHNOLOGY

YangMingze1ChenJinyun2

(1MinxingPowerLimitedCompany；2SouthUniversityofTechnology,)

:Thesoftswitchingconverterturnson(turnsoff)underthezero-voltageconditionsor

underthezero-currentconditions.Theswitchingfrequencycanbeincreasedduetothelower

switchingpowerlosses。Thesizeoftransformer,inductor,capacitorarereduceddrastically,the

powerdensityisincreased,andthedynamicbehaviorisimproved.Atthesametimeitcan

eliminatetheEMIandRFI，sothereliabilityisincreased,

Keywords:hard-switchingsoft-switchingresonant

1引言

图1开关电源构成框图

从60年始得到发展和应用的DC－DCPWM功率变换技术是一种硬开关技术。为了使

图2软开关和硬开关波形

从图可以看出，软开关的特点是功率器件在零电压条件下导通（或关断），在零电流条件下

关断（或导通）。与硬开关相比，软开关的功率器件在零电压、零电流条件下工作，功率器

件开关损耗小。与此同时，du/dt和di/dt大为下降，所以它能消除相应的电磁干扰（EMI）

和射频干扰（RFI），提高了变换器的可靠性。同时，为了减小变换器的体积和重量，必须实

现高频化。要提高开关频率，同时提高变换器的变换效率，就必须减小开关损耗。减小开关

损耗的途径就是实现开关管的软开关，因此软开关技术软开关技术已经成为是开关变换技术的

一个重要的研究方向。本文对软开关和硬开关的工作特性进行比较，并对软开关技术进行了

详细阐述。

2硬开关的工作特性

图3是开关管开关时的电压和电流波形。开关管不是理想器件，因此在开关管开关工作时，

要产生开通损耗和关断损耗，统称为开关损耗(SwitchingLoss)。开关频率越高，总的开关损

耗越大，变换器的效率就越低。开关损耗的存在限制了变换器开关频率的提高，从而限制了

变换器的小型化和轻量化。

图3开关管开关时的电压和电流波形

传统PWM变换器中的开关器件工作在硬开关状态，硬开关工作的四大妨碍了开关器件

工作频率的提高,它存在如下问题：

(a)开通和关断损耗大：在开通时，开关器件的电流上升和电压下降同时进行；关断时，

电压上升和电流下降同时进行。电压、电流波形的交叠致使器件的开通损耗和关断损耗随开

关频率的提高而增加。

(b)感性关断问题：电路中难免性元件(引线电感、变压器漏感等寄生电感或实体

电感)、当开关器件关断时，由于通过该感性元件的di／dt很大，和dv/dt，从而产生大的电

磁千扰(ElectroicInterference，EMI),而且产生的尖峰电压加在开关器件两端，易造成

电压击穿。

(c)容性开通问题：当开关器件在很高的电压下开通时，储藏在开关器件结电容中的能量

将全部耗散在该开关器件内，引起