软开关技术实现方案分析

软开关中使电压或电流为零，目前均用储能元件LC 构成谐振电路来实现，即利用LC的谐振作用，形成正弦波电流或正弦波电压，在电流为零或电压为零时，导通或关断开关，进行能量切换，从而消除开关过程中的电压电流交叉重叠，所以软开关技术也称为谐振开关（Rcsonant Switch，RS）技术。

运用软开关技术构成的软开关电路类型较多，本节仅对零电压开关准谐振电路典型的软开关电路进行详细的分析。

零电压开关准谐振电路这是一种较为早期的软开关电路，但由于结构简单，所以目前仍然在一些电源装置中应用。在此以降压型零电压开关准谐振电路为例分析其工作原理，电路图、波形图及等效电路图如图6－19所示。图中S 为功率开关元件，Lr、Cr 为谐振电感和电容。假定L 和C 无穷大，则L 和C 可以等效为电流源和电压源。零电压开关准谐振电路的工作过程可分为四个阶段：

图6－19　降压型零电压开关准谐振电路

（a）电路图；（b）波形图；（c）等效电路图

（1）t0～t1 时段：

t<t0 时开关S 导通，二极管VD 阻断，uCr＝0。

t＝t0 时开关S 关断，与其并联的电容Cr 使S 关断后电压上升减缓，使S 零电压关断，关断损耗减小。S 关断后，VD 尚未导通。电感Lr 和L 向Cr 以恒电流iL＝I0 充电，uCr线性上升，同时VD 两端电压uVD逐渐下降，直到t1 时刻，uCr＝E，uVD＝0，VD 导通。

（2）t1～t2 时段：(www.xing528.com)

t＝t1 时，uCr >E，二极管VD 承受正向电压导通，电感L 通过VD 续流，使Cr、Lr 构成串联而产生谐振。

其中，t＝t1′时，iLr下降到零，uCr达到谐振峰值。

t1′～t1″期间，Cr 向Lr 放电。t＝t1″时，uCr＝E，iLr达到反向谐振峰值。

t1″～t2 期间，Lr 向Cr 反向充电，uCr继续下降，t＝t2 时，uCr＝0。

（3）t2～t3 时段：

t＝t2 时，uCr＝0 使VDr 导通，其导通压降使承受开关S 近似为零的反相电压而暂时不能导通。uCr被限幅，iLr线性衰减。当t2′时刻，iLr＝0，VDr 截止，此时开关S 就可以在零电压、零电流条件下导通。S 导通后iLr 线性上升，直到t3 时刻，iLr＝I0，VD关断。

（4）t3～t4 时段：

iLr＝I0 后，负载电流全部流过S，S 为导通状态，VD 关断，uCr＝0，再次为S 关断准备了零电压条件t4 时刻VT 零电压关断，进入下一个周期。

第四个阶段的时间可以通过控制S 触发脉冲来控制，所以谐振电路采用调频控制。从图中可以看出，谐振电压峰值是输入电压的两倍，使开关元件必须有较高的耐压值，增加了电路的成本，降低了可靠性，这就是零电压准谐振电路的缺点。