1.2 軟開關(guān)技術(shù)發(fā)展歷程及趨向

自20世紀(jì)50年代末晶閘管問(wèn)世，電力電子的新時(shí)代誕生以來(lái)，信息技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了電力電子技術(shù)的深入研究和廣泛應(yīng)用。40多年間電力電子技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展的歷史進(jìn)程有三大標(biāo)志：電力半導(dǎo)體器件、高頻化和軟開關(guān)技術(shù)、電力電子系統(tǒng)的集成技術(shù)。

從20世紀(jì)70年代末到90年代初，高頻化和軟開關(guān)技術(shù)的開發(fā)研究，使電力電子功率變換器性能更好，重量更輕，尺寸更小。高頻化和軟開關(guān)技術(shù)是過(guò)去20年國(guó)際電力電子界研究的熱點(diǎn)之一，已研究開發(fā)并得到應(yīng)用的各種高頻軟開關(guān)技術(shù)見表1-1。

表1-1 軟開關(guān)技術(shù)發(fā)展過(guò)程

注：①ZVS/ZCS-PWM變換技術(shù)是PWM變換技術(shù)和ZVS/ZCS準(zhǔn)諧振變換技術(shù)的綜合。②ZVT/ZCT-PWM變換技術(shù)是另一種形式的零電壓/零電流開關(guān)技術(shù)。

20世紀(jì)90年代中期，30A/48V開關(guān)變換器采用移相全橋ZVS-PWM技術(shù)后，比用PWM技術(shù)的同類產(chǎn)品重量下降了40%。軟開關(guān)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，提高了開關(guān)變換器的效率。20世紀(jì)末，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的通信用50～100A輸出電流、移相全橋ZVZCS-PWM開關(guān)變換器模塊的效率超過(guò)93%。

對(duì)于低電壓大電流輸出的開關(guān)變換器，進(jìn)一步提高其效率的措施是，在應(yīng)用軟開關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，以電力MOS管反接作為整流用開關(guān)二極管，稱為同步整流（SynchronousRectifier, SR），代替肖特基二極管（SBD）可降低整流管壓降，從而提高電路效率。有報(bào)道稱，應(yīng)用軟開關(guān)和同步整流等技術(shù)的小功率DC-DC變換器，48V/12V模塊的效率達(dá)到96%、48V/5V模塊的效率可達(dá)到92%～93%。

日本文獻(xiàn)報(bào)道了一臺(tái)100W輸出的軟開關(guān)（ZVS）變換器的試驗(yàn)結(jié)果，用肖特基二極管的變換器效率為83%，電路損耗（包括整流器件、變壓器、開關(guān)器件、控制電路、濾波器等）為21W；而用同步整流的變換器效率為90%，電路損耗僅為11W。

目前，軟開關(guān)技術(shù)已在國(guó)內(nèi)外多種開關(guān)變換器中廣泛應(yīng)用。然而要想實(shí)現(xiàn)開關(guān)頻率為兆赫級(jí)軟開關(guān)電源的實(shí)用化，僅依賴電路拓?fù)涞拈_發(fā)是很困難的，在很大程度上，還有賴于半導(dǎo)體開關(guān)器件性能的改善，以及封裝技術(shù)的進(jìn)步等。

今天繼續(xù)研究軟開關(guān)技術(shù)及其應(yīng)用仍是有現(xiàn)實(shí)意義的。例如，新型開關(guān)器件的出現(xiàn)及開關(guān)器件性能的提高，需要研究最佳軟開關(guān)變換器拓?fù)洌钊氤志玫仄占昂屯茝V已開發(fā)的軟開關(guān)技術(shù)及電路拓?fù)洌芯亢烷_發(fā)在新的條件下應(yīng)用軟開關(guān)技術(shù)的可能性及適用于軟開關(guān)技術(shù)的新領(lǐng)域。