硬開關(guān)DC-DC變換器工作原理簡(jiǎn)析

硬開關(guān)DC-DC變換器是目前工業(yè)和電網(wǎng)系統(tǒng)中常用到的一種變換器類型，也是最早被研發(fā)成功的類型之一。本文將會(huì)對(duì)硬開關(guān)DC-DC的工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)要分析介紹，幫助工程師進(jìn)一步熟悉其工作特性。

在2008年之后，我國的功率半導(dǎo)體元器件發(fā)展速度明顯加快，這也催動(dòng)了DC-DC變換器的技術(shù)革新。由于新研發(fā)的功率元器件可以在越來越高的開關(guān)頻率下工作，因此近幾年所研發(fā)的變換器體積和重量也越來越小，而功率密度則越來越高。目前，我國國內(nèi)常用的PWM DC-DC轉(zhuǎn)換器工作在50-200kHz頻率范圍內(nèi)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)最佳的重量、尺寸、效率、可靠性及價(jià)格等。

可能很多工程師都知道，在傳統(tǒng)的PWM變換器中，功率開關(guān)元件的開關(guān)均為硬開關(guān)。采用硬開關(guān)的DC-DC在開關(guān)開通的瞬間，功率開關(guān)的漏源極的電壓將會(huì)從 高壓降為零，電流從零迅速上升。當(dāng)開關(guān)關(guān)斷的瞬間，功率開關(guān)的漏源極電壓由零變?yōu)殚_路電壓，電流從很大降為零，在V-I交集中產(chǎn)生很大的面積重疊，造成較 大的開關(guān)損耗。這種開關(guān)的過程，也被稱為硬開關(guān)過程。

硬開關(guān)的轉(zhuǎn)換器操作方式雖然比較基礎(chǔ)常見，但是仍然存在著一些難以克服的缺陷。首先硬開關(guān)操作方式很容易降低工作效率，更會(huì)影響元件的使用壽命。在硬開關(guān) 的工作狀態(tài)下，元器件電壓和電流的變化很快，其波形容易出現(xiàn)明顯的過沖現(xiàn)象，導(dǎo)致明顯的開關(guān)噪聲。再者，由于開關(guān)損耗與開關(guān)頻率之間呈線性關(guān)系，雖然硬開 關(guān)電路的工作頻率在不太高的情況下，開關(guān)損耗占總損耗的比例并不是特別大，但是這種開關(guān)損耗會(huì)隨著開關(guān)頻率的進(jìn)一步提高而變得越來越大。

以上就是本文對(duì)硬開關(guān)DC-DC變換器工作原理的簡(jiǎn)要分析，希望能夠幫助工程師更清晰的掌握其工作特性。