通信开关电源根据功率等级大小的不同,可采用不同的电路拓扑和控制方式。如 1000W 以下电源多采用反激变换器,正激变换器等。100W-1000W 电源多采用推挽变换器、 半桥变换器等:1000W 以上电源多采用全桥变换器等 。
开关电源在通信行业中占据着重要的地位,因而通信开关电源随着通信行业的发展也 在不断发展。通信开关电源的发展方向是集成化,也就是趋于小型化和模块化。近年来, 开关电源的研究发展方向有两个,一是开关电源的控制电路实现集成化,二是实现中、小 开关电源单片集成化。通信电源一直朝着高可靠性、高频化、小型化等方向不断发展。其 中,最重要的就是可靠性,也是通信设备的首选指标。它反映了设备的综合技术水平包括
材料、器件、散热水平等等。
2 软开关技术的介绍
2。1 开关电源的开关损耗和软开关技术产生的背景
软开关的概念是针对开关器件在硬开关状态下工作提出来的。硬开关器件在工作状态 中存在着很多缺陷,这些缺陷使得开关器件的工作效率受到影响,在这样的情况下,软开 关技术的产生受到了很大的青睐。论文网
硬开关在工作中存在诸多缺陷,研究后罗列如下: (1)开关器件在开通和关断时会产生很大的损耗。开通时,开关器件同时经历电压下
降和电流上升;关断时,开关器件又同时经历电压上升和电流下降。电流和电压的波形交 叠会产生开关损耗,开关损耗又随着开关频率的增加而急剧上升。
(2)电路中的感性元件,当开关器件关断时,电路中的感性元件感应出尖峰电压,易 造成器件击穿。并且这种现象会随着开关频率的增高而愈发明显。
(3)相似的,当开关器件在很高的电压下开通时,一直在开关器件结电容中的能量会 以电流的形式耗散在器件内。当频率逐渐升高时,开通电流尖峰越大,器件会因过热而损 坏。
(4)无论是开关器件开通还是关断,当开关频率不断升高时,电磁干扰会增大,会导 致整流器和周围电子设备的正常工作。
针对以上硬开关存在的种种问题,软开关的概念被提出。 软开关使用软开关技术的开关过程。软开关的运行原理是电压或电流先降低到零状态,
然后电压或电流再缓慢上升到断态值,这样的话,理论上,开关的损耗值就为零。与硬开 关相比,大大减少了开关的损耗。软开关还可以实现功率变换器件的高频化。在软开关电
路中,增加了谐振电感Lr和谐振电容Cr,和滤波电感 L、电容 C 比较来说,Lr和Cr的值小
得多,同时开关增加了反并联二极管。降压型零电压开关准谐振电路中,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,使得开关过程中的电压、 电流不会重叠,从而大大减小甚至消除了开关损耗,同时,谐振过程限值了开关过程中电 压和电流的变化率,使开关噪声减小。
2。2 软开关的分类
2。2。1 零电流开关(ZCS)
图 2-1 零电流开关
开关关断前电流先降低或干脆降为零,这样的话开关在关断时的损耗和声音就不会很 大,造成不必要的损耗和噪音。这样的零电流开通或关断的开关就叫做零电流开关,即 ZCS。
零电流开关有两种状态:
零电流开通时,当开关的开通命令在t1时刻给出时,开关器件端电压由断态值下降到 通态值,接着电流由断态值上升到通态值,开关器件变为导通状态。在t2时刻以前开关器
件都一直处于断态值。