在當(dāng)前的工作和市場應(yīng)用過程中，全球范圍內(nèi)的DC-DC變換器主要存在有硬開關(guān)和軟開關(guān)兩種開關(guān)管技術(shù)。相比較傳統(tǒng)的硬開關(guān)模式，軟開關(guān)不僅可以降低損耗，還可以有效的避免電磁干擾問題，因此軟開關(guān)在2010年之后開始逐漸成為業(yè)內(nèi)主流方向。本文將會就DC-DC軟開關(guān)技術(shù)展開簡要敘述，幫助工程師更全面的了解該種技術(shù)的實(shí)踐原理。

 

   相信很多使用過硬開關(guān)DC-DC轉(zhuǎn)換器的工程師都比較清楚的一點(diǎn)是，在傳統(tǒng)的PWM DC-DC變換器中，功率元件MOSFET管主要是被當(dāng)做開關(guān)管使用，借由開關(guān)管的開關(guān)方式傳送能量。然而在運(yùn)行的過程中，當(dāng)開關(guān)頻率不斷提高，雖然輸出LC濾波元件體積可大幅縮小達(dá)到降低成本與小型化的目的，卻因單位時間內(nèi)的功率元件開關(guān)次數(shù)相對增加，開通及關(guān)斷所帶來的開關(guān)損耗及電磁干擾，而減少開關(guān)損耗的途徑就是實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的軟開關(guān)，因此軟開關(guān)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

 

   在不斷研發(fā)革新的過程中，目前全球常見的DC-DC軟開關(guān)控制技術(shù)目前主要分為零電壓開通和零點(diǎn)流關(guān)斷兩種。軟開關(guān)過程軌跡圖和軟開關(guān)過程中的電壓電流波形。

 

   我們可以比較清楚的看出，當(dāng)DC-DC轉(zhuǎn)換器在使用了軟開關(guān)的控制方式后，當(dāng)開關(guān)開通前電壓先降到零，而在關(guān)斷前則電流先降到零。這樣的方案設(shè)置可以有效的消除開關(guān)過程中電壓、電流的重疊區(qū)域，從而大大減小甚至消除了開關(guān)損耗。

 

   為了能夠更好的比對硬開關(guān)、軟開關(guān)兩種控制方式的優(yōu)缺點(diǎn)，我們可以測量兩種DC-DC開關(guān)管的開關(guān)軌跡，并進(jìn)行對比。開關(guān)管分別工作在硬開關(guān)、軟開關(guān)條件下的開關(guān)軌跡。在圖3中可以看到接感性負(fù)載時，開關(guān)管工作在硬開關(guān)條件下的開關(guān)軌跡，圖中虛線部分為開關(guān)管的安全工作區(qū)。我們可以比較清晰的看到，如果不改善開關(guān)管的工作條件，其開關(guān)軌跡很可能會超出安全工作區(qū)，導(dǎo)致開關(guān)管的損壞。而相比于硬開關(guān)，軟開關(guān)下的開關(guān)管工作條件很好，不會超出安全工作區(qū)。

 

    通過這兩種控制方法的對比，相信各位工程師也能夠看到軟開關(guān)具有明顯的優(yōu)勢，這種技術(shù)可以有效的解決硬開關(guān)PWM DC-DC變換器的開關(guān)損耗，同時還可以實(shí)現(xiàn)零電壓容性開通和零電壓感性關(guān)斷、電磁干擾等問題。由此可見，軟開關(guān)的控制方法將會成為未來DC-DC新產(chǎn)品研發(fā)的主要方向。