スイッチング電源におけるソフトスイッチングアプリケーション
現在、スイッチング電源は小型、軽量、高効率という特徴を持ち、ほぼすべての電子機器に広く使用されており、今日の電子情報産業の急速な発展に欠かせない電源供給方法となっています。
スイッチング電源におけるハードスイッチングとソフトスイッチングは、スイッチングトランジスタのスイッチングです。ハードスイッチングは、スイッチングトランジスタの電圧や電流に関係なく、スイッチングトランジスタを強制的にオンまたはオフにすることです。スイッチング管（ドレインとソースの間、またはコレクタとエミッタの間）の電圧と電流が大きい場合、スイッチング管の切り替えにより、スイッチング管の状態の切り替え（導通から遮断へ、または遮断から導通へ）に一定の時間がかかり、これにより、一定期間スイッチング管の状態が切り替わる、電圧と電流がクロスオーバーする領域があり、クロスオーバーによってスイッチング管の損失（スイッチング管のスイッチング損失）がスイッチング周波数によって発生し、スイッチング管のスイッチング損失となります。スイッチング損失（スイッチング管のスイッチング損失）は、スイッチング周波数の増加とともに急激に増加します。
誘導負荷の場合、スイッチングトランジスタがオフになるときにスパイク電圧が誘導されます。スイッチング周波数が高いほど、ターンオフが速くなり、誘導電圧が高くなります。この電圧がスイッチングデバイスの両端に加わり、デバイスが故障しやすくなります。
容量性負荷の場合、スイッチングトランジスタの導通時に発生するスパイク電流は高くなります。そのため、スイッチングトランジスタが非常に高い電圧でオンになると、スイッチングトランジスタの接合容量に蓄積されたすべてのエネルギーが電流の形でデバイス内で消費されます。周波数が高くなるほど、オン時の電流スパイクが大きくなり、スイッチングチューブに過熱による損傷を引き起こす可能性があります。
また、二次高周波整流回路のダイオードは、導通から遮断まで逆回復期間があり、スイッチングトランジスタがオンの期間に大きな突入電流が発生しやすくなります。明らかに、周波数が高くなるほど突入電流が大きくなり、スイッチングトランジスタの安全な動作に悪影響を及ぼします。
最後に、ハードスイッチングに使用されるスイッチング電源では、スイッチングトランジスタが深刻な電磁障害を発生させます。周波数が高くなり、回路内のdi/dtとdu/dtが増加すると、発生する電磁障害も増加します。周波数が高くなり、回路内のdi/dtとdu/dtが増加すると、発生するEMIも増加し、スイッチング電源自体と周囲の電子機器の正常な動作に影響を与えます。
上記の問題は、スイッチングデバイス（スイッチングトランジスタおよび高周波整流ダイオード）の動作周波数の向上を著しく妨げています。近年、ソフトスイッチング技術の研究は、上記の欠陥を克服する効果的な方法を提供しています。近年行われたソフトスイッチング技術の研究は、上記の欠陥を克服する効果的な方法を提供しています。ハードスイッチング原理とは異なり、理想的なソフトターンオフプロセスでは、最初に電流がゼロに低下し、電圧がオフ状態の値までゆっくりと上昇するため、ターンオフ損失が低減されます。デバイスがオフになる前に電流がすでにゼロに低下しているため、ターンオフ損失はほぼゼロです。デバイスがオフになる前に電流がすでにゼロに低下しているため、誘導性ターンオフの問題が解決されます。理想的なソフトターンオンプロセスは、最初に電圧がゼロに低下し、電流がオフ状態の値までゆっくりと上昇するプロセスです。 理想的なソフトターンオンプロセスでは、まず電圧がゼロに低下し、電流がゆっくりとオン状態の値まで上昇するため、ターンオン損失はほぼゼロになり、デバイスの接合容量電圧もゼロになり、容量性ターンオンの問題が解決されます。同時に、ダイオードの逆回復プロセスはターンオン時に終了するため、ダイオードの逆回復問題は発生しません。
ソフトスイッチング技術は、スイッチングトランジスタがゼロ電圧で導通し、ゼロ電流でオフになり、高速リカバリダイオードもソフトオフになるため、電磁妨害レベルの低減にも貢献します。
同時に、高速リカバリダイオードもソフトにオフに切り替わるため、パワーデバイスの di/dt と du/dt が大幅に低減され、EMI のレベルも低減されます。
