Efficiency 博士：

最近做高效率電源的時候，常聽到軟切換(soft switching)這個名詞。請問什么是軟切換？為什么高效率電源都要做軟切換呢(soft switching)?

親愛的甄歆仁：

    我想這要先從功率損耗的觀點來切入您的問題。既然要做高效率電源，那么降低功率損耗便是一個很重要的部份。對于半導體開關而言，功率損耗主要來自于傳導損失（conduction loss）和切換損失（switching loss）。一般沒有對切換方法做特殊處理的轉換器，常用的返馳式轉換器（Fly-back converter）或順向式轉換器（Forward converter），主開關在切換的時候，必須中斷當時流過整個功率組件的電流，因此會產生很高的切換應力，乃至正比于切換頻率的切換損失。這種損失在現今追求輕、薄型的高效率電源趨勢下，會顯得更加嚴重。

圖一，開關切換時電壓電流交越的功率損失

為了降低重量縮小體積，切換頻率的提高是必然的結果，但隨之而來的就是較高的切換損失所造成的散熱問題。

 切換損失可以分為以下三種：1. 電壓電流切換時的交越損失；2.半導體開關上的寄生電容損失；3.半導體開關逆向回復時間的損失。

圖二 導通時切換損失

圖三 截止時切換損失

無論是以上哪種損失，均與切換當時的電壓以及電流有著不小的關聯。既然如此，那我們利用特殊的控制方式或是拓樸結構，降低在切換當時開關上的電壓電流，就可以達到降低切換損失的目的。而這種降低切換時開關電壓或電流的方法就統稱軟切換（Soft-switching），其中又可分為波谷切換（Valley switching），零電壓切換（Zero voltage switching）以及零電流切換（Zero current switching）等。

 那么，為什么高效率電源都要做軟切換呢？我想答案很顯而易見。對于相同的組件以及輸出功率下，理論上采用軟切換可以有效的降低開關組件上的損失，損失減少了，自然效率就能夠提高。目前很多IC廠都有出各種控制方式的IC以達到降低切換損失的目的，以Fairchild為例，有波谷切換的FAN6300A，FAN6921MR，零電壓切換則有FAN7621、FSFR-series for LLC、FSFA-series for AHB等。若你有興趣，詳細的控制方式下次我們再探討吧。