正向激勵低噪聲開關(guān)電源E類開關(guān)的特征

　　對于工作頻率超過100kHz的開關(guān)電源，為要同時減小損耗和噪聲，電路中需要采取在開關(guān)速度非常高時也不會產(chǎn)生噪聲，或者開關(guān)速度非常低時也不會產(chǎn)生損耗的措施。準(zhǔn)E類開關(guān)可解決問題后者，即開關(guān)速度非常低時也不會產(chǎn)生損耗；準(zhǔn)E類開關(guān)使用高速開關(guān)器件就可解決問題前者，即開關(guān)速度非常高時也不會產(chǎn)生噪聲。

　　E類開關(guān)的特征之一是開關(guān)斷開時為諧振波形，其最簡單電路就是與開關(guān)器件并聯(lián)電容，這樣，開關(guān)器件兩端電壓緩慢上升，此間開關(guān)器件的電流迅速降到零。電壓電流同時不為零的時間變短，因此，損耗減小了。圖1所示為開關(guān)器件并聯(lián)電容時的狀態(tài)波形，圖1中，電流降到零時電壓越小其損耗就越小，若使用的電容C容量較大，開關(guān)斷開時電壓近似0V，然而，開關(guān)管導(dǎo)通時損耗增大。這時，開關(guān)器件的電流為零，雖電容中有諧振電流，但無損耗。然而，電容充電電壓在導(dǎo)通時通過開關(guān)器件放電產(chǎn)生損耗。

　　圖1 開關(guān)器件并聯(lián)電容時波形

　　E類開關(guān)另一特征是開關(guān)導(dǎo)通時開關(guān)器件兩端電壓為零，為此，電容兩端電壓應(yīng)由再次諧振降到零，電壓與電流同時不為零的時間變短，損耗減小。圖2所示為開關(guān)管導(dǎo)通時的電壓和電流波形。圖中，電流增大之前電壓越接近0V，損耗越小。

　　這樣，E類開關(guān)在開關(guān)管斷開和導(dǎo)通時都可減小損耗，開關(guān)管斷開和導(dǎo)通時都由于產(chǎn)生諧振使電流或電壓為零，開關(guān)管斷開時變壓器的漏感，或開關(guān)管導(dǎo)通時變壓器一次繞組的電感同開關(guān)器件兩端并聯(lián)的電容產(chǎn)生諧振。由此可見，E類開關(guān)可減小損耗。

　　圖2 開關(guān)管導(dǎo)通時的電壓和電流波形

　　噪聲是一種能量釋放，若無功耗也就無噪聲，若功耗在電阻上以熱量形式完全消耗掉，也就無噪聲，但作為熱量不能完全散發(fā)掉就成為輻射噪聲。電流及電壓變化率越大，電流傳輸線路越長，或者施加電壓的面積越大，則噪聲電平就越高。準(zhǔn)E類開關(guān)中使用的開關(guān)器件是高速器件，流經(jīng)器件自身電流變化率較大，但由于電流傳輸線路短可抑制噪聲的輻射。另外，與開關(guān)器件并聯(lián)電容可減小線路長引起變壓器的電流變化率，理論上該電容要靠近開關(guān)器件接續(xù)。安裝開關(guān)器件的散熱器在開關(guān)器件與電容并聯(lián)時成為大面積的電極，這個大面積電極的電壓變化率也隨電容變小，因此，抑制了噪聲的輻射。