零電壓和零電流開(kāi)關(guān)方式的誕生主要是為了解決我們電源設(shè)計(jì)中的開(kāi)關(guān)管開(kāi)通關(guān)斷時(shí)損耗過(guò)大的問(wèn)題,在我們還未使用ZVS(零電壓)和ZCS(零電流)軟開(kāi)關(guān)技術(shù)時(shí),我們使用的都是硬開(kāi)關(guān)技術(shù)。
隨著我們科技進(jìn)步,使用設(shè)備的功能多樣化,所以需要開(kāi)關(guān)電源的供電路數(shù)和輸出路數(shù)相對(duì)應(yīng)的增加,這就要求我們的開(kāi)關(guān)電源功率密度更大,電源效率更高,而且體積及重量要更小,且穩(wěn)定性及可靠性也要更好;這個(gè)時(shí)候使用硬開(kāi)關(guān)技術(shù)就會(huì)遇到幾個(gè)大問(wèn)題:首先,使用硬開(kāi)關(guān)技術(shù)的話(huà),在開(kāi)關(guān)過(guò)程中電壓和電流的變化率非常快,形成一個(gè)急劇的開(kāi)關(guān)過(guò)程,導(dǎo)致開(kāi)關(guān)瞬間產(chǎn)生較大的功率損耗;簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是開(kāi)關(guān)管在導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí),會(huì)導(dǎo)致電壓和電流在開(kāi)關(guān)瞬間重疊,從而產(chǎn)生較大的開(kāi)關(guān)損耗;而且這個(gè)損耗隨著開(kāi)關(guān)頻率的增加而增加,而我們?yōu)榱四茉O(shè)計(jì)出小巧效率高的電源,勢(shì)必要增加開(kāi)關(guān)管的工作頻率,所以如果還采用硬開(kāi)關(guān)技術(shù),那么結(jié)果肯定是開(kāi)關(guān)管損壞,電源無(wú)法正常工作;其次采用硬開(kāi)關(guān)技術(shù)會(huì)讓開(kāi)關(guān)管受到的應(yīng)力增大,我們知道在開(kāi)關(guān)管截止瞬間,我們電路中的感性元器件上還有電流,所以會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反電動(dòng)勢(shì),這個(gè)反電動(dòng)勢(shì)是一個(gè)幅值比較大的尖峰電壓;而在我們開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通瞬間,我們電源電路中的容性元器件仍存在電壓,這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)充電電流,這是一個(gè)幅值比較高的尖峰電流;不管是尖峰電壓或者尖峰電流,都會(huì)對(duì)我們的開(kāi)關(guān)管造成一定的危害,而且隨著我們開(kāi)關(guān)管工作頻率的升高,這個(gè)尖峰也不斷升高,這就有可能讓我們的開(kāi)關(guān)管受到很大的應(yīng)力而損壞;最后我們開(kāi)關(guān)管的工作頻率高還會(huì)導(dǎo)致EMI變得嚴(yán)重,可能會(huì)對(duì)電源自身及周邊產(chǎn)品產(chǎn)生影響。
以上的問(wèn)題主要原因就是開(kāi)關(guān)管在導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)損耗過(guò)大而造成的,所以如果我們可以做到開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)沒(méi)有損耗,也就是說(shuō)我們要在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通瞬間讓電壓為零,在開(kāi)關(guān)管截止瞬間讓電流為零,那么我們就可以做到零損耗。
零電流技術(shù),我們通常稱(chēng)為ZCS,是在開(kāi)關(guān)管截止前,讓電流下降到零,這樣就解決了我們前面說(shuō)的感性元器件在關(guān)斷時(shí)的尖峰電壓?jiǎn)栴};零電壓技術(shù),我們通常稱(chēng)為ZVS,是在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通之前,讓結(jié)電容上的電壓為零,這樣就解決了前面說(shuō)的容性元器件在導(dǎo)通時(shí)的尖峰電流問(wèn)題。
軟開(kāi)關(guān)技術(shù)相對(duì)于硬開(kāi)關(guān)技術(shù)而言有很大的優(yōu)勢(shì),但是軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的難度對(duì)于硬開(kāi)關(guān)也有了質(zhì)的變換,首先軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的控制電路和算法相對(duì)于硬開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)更為復(fù)雜,需要采用諧振或者準(zhǔn)諧振技術(shù)才能實(shí)現(xiàn);所以目前對(duì)于要求不是很高的電源產(chǎn)品,工程師寧愿使用硬開(kāi)關(guān)技術(shù)。