Ứng dụng chuyển mạch mềm trong nguồn điện chuyển mạch
Hiện nay, nguồn điện chuyển mạch được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các thiết bị điện tử với đặc điểm kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ và hiệu suất cao, là phương pháp cung cấp điện không thể thiếu cho sự phát triển nhanh chóng của ngành thông tin điện tử ngày nay. Nó là nguồn cung cấp năng lượng không thể thiếu cho sự phát triển nhanh chóng của ngành thông tin điện tử ngày nay.
Chuyển mạch cứng và chuyển mạch mềm trong nguồn điện chuyển mạch dùng để chuyển mạch bóng bán dẫn. Chuyển mạch cứng là bật hoặc tắt bóng bán dẫn chuyển mạch một cách cưỡng bức bất kể điện áp hoặc dòng điện trên bóng bán dẫn chuyển mạch. Khi điện áp và dòng điện của ống chuyển mạch (giữa cực máng và nguồn, hoặc giữa cực thu và cực phát) lớn, việc chuyển đổi ống chuyển mạch, do chuyển đổi giữa các trạng thái chuyển đổi của ống chuyển mạch (từ dẫn sang cắt, hoặc từ cắt sang dẫn) mất một khoảng thời gian. trong một khoảng thời gian nhất định sẽ gây ra hiện tượng chuyển đổi trạng thái ống chuyển mạch trong một khoảng thời gian nhất định, điện áp và dòng điện có sự giao nhau giữa các vùng, sự giao nhau do mất ống chuyển mạch (mất chuyển đổi ống chuyển mạch) khi chuyển mạch tần số, sự mất mát chuyển mạch ống chuyển mạch. Tổn thất chuyển mạch (tổn thất chuyển mạch của ống chuyển mạch) tăng nhanh khi tần số chuyển mạch tăng.
Trong trường hợp tải cảm ứng, điện áp tăng đột biến được tạo ra khi tắt bóng bán dẫn chuyển mạch. Tần số chuyển mạch càng cao thì tốc độ tắt càng nhanh và điện áp cảm ứng càng cao. Điện áp này được thêm vào cả hai đầu của thiết bị chuyển mạch, dễ khiến thiết bị bị hỏng.
Trong trường hợp tải điện dung, dòng điện tăng đột biến tại thời điểm chuyển mạch dẫn điện của bóng bán dẫn là cao. Do đó, khi bật bóng bán dẫn chuyển mạch ở điện áp rất cao, toàn bộ năng lượng tích trữ trong điện dung tiếp giáp của bóng bán dẫn chuyển mạch sẽ bị tiêu tán trong thiết bị dưới dạng dòng điện. Tần số càng cao thì dòng điện bật càng lớn, có thể gây hư hỏng quá nhiệt cho ống chuyển mạch.
Ngoài ra, diode trong mạch chỉnh lưu tần số cao thứ cấp, từ khi dẫn đến cắt, đều có thời gian phục hồi ngược, bóng bán dẫn chuyển mạch trong thời gian bật, rất dễ tạo ra dòng điện khởi động lớn. Rõ ràng, tần số càng cao thì dòng điện khởi động càng lớn, có hại cho hoạt động an toàn của bóng bán dẫn chuyển mạch.
Cuối cùng, trong bộ nguồn chuyển mạch được sử dụng để chuyển mạch cứng, bóng bán dẫn chuyển mạch tạo ra mối phiền toái điện từ nghiêm trọng. Khi tần số tăng lên và di/dt và du/dt trong mạch tăng lên thì tác hại điện từ được tạo ra cũng tăng lên. Khi tần số tăng và di/dt và du/dt trong mạch tăng, EMI tạo ra cũng tăng, ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của chính bộ nguồn chuyển mạch và các thiết bị điện tử xung quanh.
Các vấn đề trên cản trở nghiêm trọng việc cải thiện tần số hoạt động của các thiết bị chuyển mạch (bóng bán dẫn chuyển mạch và điốt chỉnh lưu tần số cao). Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu công nghệ chuyển mạch mềm đã đưa ra một phương pháp hữu hiệu để khắc phục những khuyết điểm trên. Các nghiên cứu về công nghệ chuyển mạch mềm được tiến hành trong những năm gần đây mang lại một phương pháp hiệu quả để khắc phục những khuyết điểm trên. Không giống như nguyên tắc chuyển mạch cứng, quy trình tắt mềm lý tưởng là trước tiên dòng điện giảm xuống 0 và điện áp tăng từ từ đến giá trị trạng thái tắt, do đó tổn thất khi tắt sẽ giảm. Tổn thất khi tắt xấp xỉ bằng 0 vì dòng điện đã giảm xuống 0 trước khi tắt thiết bị. Vì dòng điện đã giảm xuống 0 trước khi tắt thiết bị nên vấn đề tắt cảm ứng đã được giải quyết. Quá trình bật mềm lý tưởng là quá trình trong đó điện áp đầu tiên giảm xuống 0 và dòng điện tăng chậm đến giá trị trạng thái tắt. Quá trình bật mềm lý tưởng là điện áp đầu tiên giảm xuống 0, dòng điện từ từ tăng lên đến giá trị trạng thái bật, do đó tổn thất khi bật xấp xỉ bằng 0, điện áp điện dung tiếp giáp của thiết bị cũng bằng 0, giải quyết việc bật điện dung vấn đề. Đồng thời, quá trình phục hồi ngược diode kết thúc khi bật, do đó vấn đề phục hồi ngược diode không tồn tại.
Công nghệ chuyển mạch mềm cũng góp phần làm giảm mức độ phiền toái về điện từ do bóng bán dẫn chuyển mạch dẫn điện ở điện áp bằng 0 và tắt ở dòng điện bằng 0, trong khi diode phục hồi nhanh cũng tắt mềm.
Đồng thời, diode phục hồi nhanh cũng được tắt mềm, điều này có thể làm giảm đáng kể di/dt và du/dt của thiết bị nguồn, và do đó có thể giảm mức EMI.
