Пожалуйста, объясните различие между мягкой и жесткой коммутацией Опции

[Илья Ильин]

Добрый день.
Задача такая. Есть сварочное оборудование. В качестве отличительной черты указывается, что оно работает в "SoftSwitch"режиме. На русский это переводится, если я правильно понял, как "мягкая коммутация". В противовес традиционной схеме инвертора с "жесткой коммутацией".

Я ищу кого-нибудь что-бы он смог популярно мне смог рассказать:

1. Что это за зверь – мягкая коммутация
2. В чем ее преимущества и недостатки
3. Все это в сравнении с обычной схемой с жесткой коммутацией

Причем надо это сделать не в физических терминах (уменьшаются тепловые потери в момент переключения), а в человеческих (в таких-то и таких-то режимах работы будет меньше греться и срок службы транзисторов будет в 1000 раз дольше).
Т.е. так, чтобы я мог эту информацию передать менеджерам по продажам и они бы смогли объяснить клиентам – чем одно лучше другого

Вот такая задача.
Приложил инструкцию к аппарату ( https://st.fl.ru/projects/upload/201401/f_2...e25fed14334.pdf ). Там на 33 странице есть принципиальная схема – если будет надо.

Я совершенно ничего не понимаю в электронике. Надеюсь раздел угадал. Готов оплатить консультацию по этому вопросу. Мой e-mail: oslix@oslix.com
Заранее благодарен.

[Илья Ильин]

Вот что мне удалось из "человеческого" описания мягкой коммутации найти. В описании оборудования NEON:

Традиционно, большинство аппаратов, в отличии от аппаратов NEON, выполнено по схеме косого полумоста с «жесткой» коммутацией. При использовании схемных решений с «жесткой» коммутацией происходит максимальное выделение коммутационных потерь в силовых элементах, что приводит к усилению их нагрева и снижению ресурса. Силовые транзисторы инвертора, работающие в таком режиме, в соответствии с техническими условиями на них имеют ресурс всего 10 тыс. часов.

Инвертор сварочного аппарата NEON построен по двухтактной полумостовой схеме с использованием ЧИМ (частотно-импульсной модуляции). При этом открывание силовых транзисторов осуществляется по технологии ZCS (zero-current switch коммутация при нулевом токе), а закрывание транзисторов – по технологии ZVS (zero-voltage switch переключение при нулевом напряжении), что обеспечивает минимальное выделение мощности на ключевых элементах, и, соответственно, максимальный КПД и надежность.

Силовые транзисторы инвертора, работающие в таком режиме «мягкой» коммутации, будут иметь ресурс в 1,5 млн. часов. Такой алгоритм построения схем и их практическая реализация позволяет компании ЗАО «Электро Интел» выпускать сварочные инверторы с продолжительностью нагрузки до 90%, при выходной мощности до 20кВт. Инверторы импортного производства, схожие с инвертором NEON по способу управления силовыми ключами, в России встречаются редко ввиду их очень высокой стоимости. По схожей технологии управления выполнены некоторые из инверторов «Kemppi» и «Fronius».

Т.е. можно говорить клиенту что "мягкая коммутация" значительно увеличивает срок службы транзисторов, напрмиер? Или это не так?
Если так, то разница 10 тыс. часов/1,5 млн часов - вполне себе такое преимущество с точки зрения маркетинга.

Потом вот такую ссылку нашел:
http://sibsil.narod.ru/softswich.doc

Преимущество "мягкой" коммутации - меньшие коммутационные потери плюс значительное уменьшение изменений значений тока и напряжения при переключениях. "Жесткая" коммутация чувствительна к паразитным элементам (индуктивностям), при "мягкой" сильнее влияют на цепь паразитные элементы основного контура. Поэтому даже при "мягкой" коммутации цепь чувствительна к реактивным элементам основного контура и это может вызвать высокочастотные наводки, что отражается на форме тока ключа, особенно в преобразователях с коммутацией при нулевом токе. Это ухудшает электромагнитную совместимость. Паразитные контуры уменьшают скорость спада тока при выключении, увеличивают коммутационные потери, снижают скорость коммутации, особенно в преобразователях с коммутацией в нуле напряжения.

Что это означает в переводе на человеческий?
То, что аппарат не будет "фонить" и давать наводки на другое оборудование которе в цеху рядом стоит? Или это мои фантазии и речь тут о другом?

В обычном, "жестком" режиме ключи разрывают цепь при полном токе и напряжении. делают это быстро, но не мгновенно. Пока напряжения и ток спадают на ключе рассеивается очень большая мощность.
В режиме "мягкой" коммутации за счет хитрых резонансных процессов в схеме ток и напряжение сдвигаются по фазе. В результате, коммутация происходит в моменты минимума тока или напряжения. Это резко уменьшает динамические потери в ключах.
Устройства с "мягкой " коммутацией имеют выше КПД. Впрочем, ничего не дается бесплатно. У них свои недостатки

Какие недостатки?
КПД значительно выше? Или доли процента?

[_gari]

В обоих случаях это "жесткая коммутация", потому что в обоих случаях энергия рассеивается в тепло (а доводчик это аналог RC-демпфера). "Мягкая коммутация" будет, например, если дверь открывается с нулевым напряжением

Выбираете крайности, а крайность тут одна - жесткая коммутация, когда ключи ничем не демпфированы, вся остальные танцы вокруг ключей это решения по их мягкой коммутации. даже простой завал фронтов - тоже одно из решений.
Вопрос тут в том, чтобы не допустить локальный перегрев кристалла, который вызывает его деградацию и соотв. снижает срок службы.

Вот что мне удалось из "человеческого" описания мягкой коммутации найти. В описании оборудования NEON:

"Традиционно, большинство аппаратов, в отличии от аппаратов NEON, выполнено по схеме косого полумоста с «жесткой» коммутацией. При использовании схемных решений с «жесткой» коммутацией происходит максимальное выделение коммутационных потерь в силовых элементах, что приводит к усилению их нагрева и снижению ресурса. Силовые транзисторы инвертора, работающие в таком режиме, в соответствии с техническими условиями на них имеют ресурс всего 10 тыс. часов."

Полагаю, будет проблематично найти такие тех условия у реальных производителей. Это не более чем очередная маркетинговая трепология. Некие фантомные косые мосты, некие фантомные режимы работы, а в финале - конкретные цифры ...... бред.

[velkarn]

Полагаю, будет проблематично найти такие тех условия у реальных производителей. Это не более чем очередная маркетинговая трепология. Некие фантомные косые мосты, некие фантомные режимы работы, а в финале - конкретные цифры ...... бред.

почему же бред? вроде перегрев кристалла однозначно связан с ресурсом элемента? даже цифры встречал у хороших производителей