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软开关是使用软开关技术的开关过程。理想的软开关过程是电流或电压先降到零，电压或电流再缓慢上升到断态值，所以开关损耗近似为零。软开关能够实现功率变换器件的高频化。
软开关是使用软开关技术的开关过程。理想的软开关过程是电流或电压先降到零，电压或电流再缓慢上升到断态值，所以开关损耗近似为零。软开关能够实现功率变换器件的高频化。软开关电路中增加了谐振电感Lr和谐振电容Cr，与滤波电感L、电容C相比，Lr和Cr的值小得多，同时开关增加了反并联二极管，而硬开关电路中不需要这个二极管。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，消除了开关过程中电压、电流的重叠，从而大大减小甚至消除开关损耗，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。
软开关是使用软开关技术的开关过程。理想的软开关过程是电流或电压先降到零，电压或电流再缓慢上升到断态值，所以开关损耗近似为零。软开关能够实现功率变换器件的高频化。软开关电路中增加了谐振电感Lr和谐振电容Cr，与滤波电感L、电容C相比，Lr和Cr的值小得多，同时开关增加了反并联二极管，而硬开关电路中不需要这个二极管。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，消除了开关过程中电压、电流的重叠，从而大大减小甚至消除开关损耗，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。
软开关（Soft-Switching）是相对硬开关（Hard-Switching）而言的。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，降低它们的变化率，从而大大减小甚至消除开关损耗。同时的，谐振过程限制了开关过程中电压和电流的变化率，这使得开关噪声也显著减小。这样的电路被称为软开关电路，而这样的开关过程也被称为软开关（Soft-Switching）。［1］ 理想的软关断过程是电流先降到零，电压再缓慢上升到断态值，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，电流再缓慢上升到通态值，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，因此二极管反向恢复问题不存在。［2］
实现方式
软开关是电器回路中用于连通和切断负载的一种方式和装置，这种方式系指负载的切断和接通不是瞬间突然地完成，而是逐渐地由小到大完成接通过程，逐渐地由大到小完成切断过程。现实中的软开关可见于照明回路，对于一盏灯开启时由不亮到微亮再到全亮逐渐地缓慢地完成，关闭过程则相反。软开关的引入可以避免灯光突然变化给人眼造成的刺激，特别在全黑暗的情况下更为重要。现实中软开关的实现方式有：对于白炽灯等电阻性负载常常使用可控硅调节导通角的方式来实现当开启灯光时导通角由0到180度渐变，当灯光关闭时导通角则反过来由180度渐变，这样便实现了软开关的开启和关闭。对于荧光灯类负载则通过调节占空比的方式来实现。［1］
软开关分类
零电压开通◆开关开通前其两端电压为零，则开通时不会产生损耗和噪声。■零电流关断◆开关关断前其电流为零，则关断时不会产生损耗和噪声。■零电压关断◆与开关并联的电容能延缓开关关断后电压上升的速率，从而降低关断损耗。■零电流开通◆与开关串联的电感能延缓开关开通后电流上升的速率，降低了开通损耗。在很多情况下，不再指出开通或关断，仅称零电压开关和零电流开关。简单的利用并联电容实现零电压关断和利用串联电感实现零电流开通一般会给电路造成总损耗增加、关断过电压增大等负面影响，因此是得不偿失的。
软开关电路编辑主要开关过程为软开关的电路称为软开关电路。根据软开关技术发展的历程，分为以下三类：准谐振电路，零开关PWM电路，零转换PWM电路。
什么是软开关和硬开关
硬开关：
1.开关损耗大。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、电流波形的交叠产生了开关损耗，该损耗随开关频率的提高而急速增加。2.感性关断电尖峰大。当器件关断时，电路的感性元件感应出尖峰电压，开关频率愈高，关断愈快，该感应电压愈高。此电压加在开关器件两端，易造成器件击穿。3.容性开通电流尖峰大。当开关器件在很高的电压下开通时，储存在开关器件结电容中的能量将以电流形式全部耗散在该器件内。频率愈高，开通电流尖峰愈大，从而引起器件过热损坏。另外，二极管由导通变为截止时存在反向恢复期，开关管在此期间内的开通动作，易产生很大的冲击电流。频率愈高，该冲击电流愈大，对器件的安全运行造成危害。4.电磁干扰严重。随着频率提高，电路中的di/dt和dv/dt增大，从而导致电磁干扰（EMI）增大，影响整流器和周围电子设备的工作。
软开关：
上述问题严重阻碍了开关器件工作频率的提高。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。
软开关的分类
根据开关元件开通和关断时电压电流状态，可分为零电压电路和零电流电路两大类。根据软开关技术发展的历程可以将软开关电路分成准谐振电路、零开关PWM电路和零转换PWM电路。
1.零电压开关
①零电压开通：开关开通前其两端电压为零开通时不会产生损耗和噪声。
②零电压关断：与开关并联的电容能延缓开关关断后电压上升的速率，从而降低关断损耗。
2.零电流开关
①零电流关断：开关关断前其电流为零关断时不会产生损耗和噪声。
②零电流开通：与开关串联的电感能延缓开关开通后电流上升的速率，降低了开通损耗。
3.准谐振电路
准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波，因此称之为准谐振。是最早出现的软开关电路。其电压峰值很高，要求器件耐压必须提高；谐振电流有效值很大，电路中存在大量无功功率的交换，电路导通损耗加大；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。准谐振电路可分类为零电压开关准谐振电路、零电流开关准谐振电路、电压开关多谐振电路、用于逆变器的谐振直流环节电路。
4.零开关PWM电路
引入了辅助开关来控制谐振的开始时刻，使谐振仅发生于开关过程前后。其电路在很宽的输入电压范围内和从零负载到满载都能工作在软开关状态；电路中无功功率的交换被削减到最小，这使得电路效率有了进一步提高。零开关PWM电路可分类为零电压开关PWM电路、零电流开关PWM电路。
5.零转换PWM电路
采用辅助开关控制谐振的开始时刻，但谐振电路是与主开关并联的。其特点为电路在很宽的输入电压范围内和从零负载到满载都能工作在软开关状态；电路中无功功率的交换被削减到最小，这使得电路效率有了进一步提高。零转换PWM电路可分为零电压转换PWM电路、零电流转换PWM电路。
软开关是相对于硬开关而言。硬开关顾名思义，电源的开断完全取决于硬件，是物理层上的开合；而软开关，则是必须借助于软件，准确地说是借助软件来进行关闭。两者各有优劣。
2018-03-01 标签：软开关 1.0万 0
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