硬開關DC-DC變換器工作原理簡析

硬開關DC-DC變換器是目前工業和電網系統中常用到的一種變換器類型，也是最早被研發成功的類型之一。本文將會對硬開關DC-DC的工作原理進行簡要分析介紹，幫助工程師進一步熟悉其工作特性。

在2008年之后，我國的功率半導體元器件發展速度明顯加快，這也催動了DC-DC變換器的技術革新。由于新研發的功率元器件可以在越來越高的開關頻率下工作，因此近幾年所研發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，我國國內常用的PWM DC-DC轉換器工作在50-200kHz頻率范圍內時，可以實現最佳的重量、尺寸、效率、可靠性及價格等。

可能很多工程師都知道，在傳統的PWM變換器中，功率開關元件的開關均為硬開關。采用硬開關的DC-DC在開關開通的瞬間，功率開關的漏源極的電壓將會從 高壓降為零，電流從零迅速上升。當開關關斷的瞬間，功率開關的漏源極電壓由零變為開路電壓，電流從很大降為零，在V-I交集中產生很大的面積重疊，造成較 大的開關損耗。這種開關的過程，也被稱為硬開關過程。

硬開關的轉換器操作方式雖然比較基礎常見，但是仍然存在著一些難以克服的缺陷。首先硬開關操作方式很容易降低工作效率，更會影響元件的使用壽命。在硬開關 的工作狀態下，元器件電壓和電流的變化很快，其波形容易出現明顯的過沖現象，導致明顯的開關噪聲。再者，由于開關損耗與開關頻率之間呈線性關系，雖然硬開 關電路的工作頻率在不太高的情況下，開關損耗占總損耗的比例并不是特別大，但是這種開關損耗會隨著開關頻率的進一步提高而變得越來越大。

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