Aplikácie mäkkého spínania v spínaných zdrojoch napájania
V súčasnosti je spínaný zdroj široko používaný takmer vo všetkých elektronických zariadeniach s charakteristikami malých rozmerov, nízkej hmotnosti a vysokej účinnosti, čo je nepostrádateľný spôsob napájania pre rýchly rozvoj dnešného elektronického informačného priemyslu. Je to nepostrádateľný zdroj energie pre rýchly rozvoj dnešného elektronického informačného priemyslu.
Tvrdé spínanie a mäkké spínanie v spínaných zdrojoch je pre spínacie tranzistory. Tvrdé spínanie znamená násilné zapnutie alebo vypnutie spínacieho tranzistora bez ohľadu na napätie alebo prúd na spínacom tranzistore. Keď je napätie a prúd spínacej trubice (medzi kolektorom a zdrojom alebo medzi kolektorom a emitorom) veľké, prepínanie spínacej trubice v dôsledku prepínania medzi stavmi spínacej trubice (z vedenia do vypnutia alebo z vypnutia do vedenia) trvá určitý čas, ktorý spôsobí prepnutie stavu spínacej elektrónky na určitú dobu, napätie a prúd je skrížený cez oblasť, prekríženie spôsobené stratou spínacej trubice (strata spínania spínacej trubice) so spínaním frekvencia, strata spínania spínacej trubice. Spínacia strata (spínacia strata spínacej trubice) sa rýchlo zvyšuje so zvyšujúcou sa frekvenciou spínania.
Pri indukčnej záťaži sa pri vypnutí spínacieho tranzistora indukuje špičkové napätie. Čím vyššia je frekvencia spínania, tým rýchlejšie je vypnutie a vyššie indukované napätie. Toto napätie sa pridáva na oba konce spínacieho zariadenia, čo môže ľahko spôsobiť poruchu zariadenia.
V prípade kapacitných záťaží je špičkový prúd v momente vedenia spínacieho tranzistora vysoký. Preto, keď je spínací tranzistor zapnutý pri veľmi vysokom napätí, všetka energia uložená v kapacite prechodu spínacieho tranzistora sa rozptýli v zariadení vo forme prúdu. Čím vyššia je frekvencia, tým väčšia je špička zapínacieho prúdu, ktorá môže spôsobiť poškodenie spínacej trubice prehriatím.
Okrem toho, dióda v sekundárnom vysokofrekvenčnom obvode usmerňovača, od vedenia až po vypnutie, existuje reverzná doba zotavenia, spínací tranzistor v období zapnutia, je ľahké vytvoriť veľký nábehový prúd. Je zrejmé, že čím vyššia je frekvencia, tým väčší je nárazový prúd, čo je škodlivé pre bezpečnú prevádzku spínacieho tranzistora.
Nakoniec, v spínacom napájacom zdroji používanom na tvrdé spínanie spínací tranzistor generuje vážne elektromagnetické obťažovanie. Keď sa frekvencia zvyšuje a di/dt a du/dt v obvode sa zvyšujú, zvyšuje sa aj generované elektromagnetické rušenie. Keď sa frekvencia zvyšuje a di/dt a du/dt v obvode sa zvyšujú, zvyšuje sa aj generované EMI, čo ovplyvňuje normálnu prevádzku samotného spínaného zdroja a okolitého elektronického zariadenia.
Vyššie uvedené problémy vážne bránia zlepšeniu pracovnej frekvencie spínacích zariadení (spínacích tranzistorov a vysokofrekvenčných usmerňovacích diód). V posledných rokoch výskum technológie mäkkého prepínania poskytol účinný spôsob, ako prekonať vyššie uvedené nedostatky. Výskum technológie mäkkého prepínania uskutočnený v posledných rokoch poskytuje efektívny spôsob, ako prekonať vyššie uvedené nedostatky. Na rozdiel od princípu tvrdého spínania je ideálny mäkký proces vypínania taký, že prúd najprv klesne na nulu a napätie pomaly stúpa na hodnotu vypnutého stavu, takže strata pri vypínaní sa zníži. Strata pri vypnutí je približne nulová, pretože prúd už pred vypnutím zariadenia klesol na nulu. Keďže prúd už pred vypnutím zariadenia klesol na nulu, problém s indukčným vypínaním je vyriešený. Ideálny proces mäkkého zapnutia je taký, pri ktorom napätie najskôr klesne na nulu a prúd pomaly stúpa na hodnotu vypnutého stavu. Ideálny proces mäkkého zapnutia je, že napätie najprv klesne na nulu, prúd pomaly stúpa na hodnotu zapnutého stavu, takže strata pri zapnutí je približne nulová, kapacitné napätie prechodu zariadenia je tiež nulové, čím sa vyrieši kapacitné zapnutie problém. Súčasne je proces reverznej obnovy diódy ukončený pri zapnutí, takže problém s reverznou obnovou diódy neexistuje.
K zníženiu úrovne elektromagnetického rušenia prispieva aj technológia soft-switching vďaka tomu, že spínací tranzistor vedie pri nulovom napätí a vypína pri nulovom prúde, pričom rýchlo zhasnutá dióda je tiež soft-off.
Zároveň je rýchlo zhasnutá dióda rýchlej obnovy, čo môže výrazne znížiť di/dt a du/dt výkonového zariadenia a tým znížiť úroveň EMI.
