软硬切换比较：300W DC/DC推挽变换器的效率优化与设计

本文主要探讨了推挽变换器在软开关与硬开关工作模式下的比较研究。DC/DC变换器作为常见的电源转换器，其在两种开关模式下具有不同的特点和应用优势。硬开关模式在推挽电路中被广泛使用，但存在一些问题，如效率较低和功率管发热较严重。硬开关的工作原理基于图1所示的三种状态：Q1和Q2交替导通，负载能量分别由两者或无源元件提供。 在硬开关电路中，由于电感作用，功率管导通时会经历电压降的锯齿波形，导致整机效率仅为74%，并且功率损耗较大。为了改善这种情况，作者尝试了不同的优化策略： 1. 增大吸收电容以降低关断时的冲击电压，虽然能减少关断损耗，但由于能量转移需要在开关周期内由电阻消耗，整机效率并未提高，只是能量分布有所变化。 2. 并联功率管可以减小开关的导通电阻，保持电流不变的同时降低导通损耗，从而提升整机效率。 3. 增大输出滤波电感L可以降低原边电流的变化率和峰值，有助于减小功率损耗，进一步提高效率。 通过这些改进措施，作者成功研制出了一台300W的DC/DC变换器，对比了硬开关和软开关模式，发现软开关技术在效率和损耗控制上具有明显优势。软开关技术通过控制开关器件在接近零电压时导通，避免了硬开关中的尖峰电压，从而减少了开关损耗，提高了系统效率。尽管软开关电路设计复杂度增加，但对于功率需求较高且对效率要求严格的场合，软开关成为更好的选择。本文的研究结果对于实际工程设计中选择合适的DC/DC变换器拓扑以及优化其性能具有重要的参考价值。