軟開關(guān)的實(shí)質(zhì)

所謂軟開關(guān)，就是利用電感電流不能突變這個(gè)特性，用電感來限制開關(guān)管開通過程的電流上升速率，實(shí)現(xiàn)零電流開通。利用電容電壓不能突變的特性，用電容來限制開關(guān)管關(guān)斷過程的電壓上升速率，實(shí)現(xiàn)零電壓關(guān)斷。并且利用LC諧振回路的電流與電壓存在相位差的特性，用電感電流給MOS結(jié)電容放電，從而實(shí)現(xiàn)零電壓開通?；蚴窃诠茏雨P(guān)斷之前，電流就已經(jīng)過零，從而實(shí)現(xiàn)零電流關(guān)斷。

軟開關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非常多，每種基本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上都可以演變出多種的軟開關(guān)拓?fù)?。我們在這里，僅對比較常用的，適用于APFC電路的BOOST結(jié)構(gòu)的軟開關(guān)作一個(gè)簡單介紹并作仿真。

我們先看看基本的BOOST電路存在的問題，下圖是最典型的BOOST電路：

假設(shè)電感電流處于連續(xù)模式，驅(qū)動(dòng)信號占空比為D。那么根據(jù)穩(wěn)態(tài)時(shí)，磁芯的正向勵(lì)磁伏秒積和反向勵(lì)磁伏秒積相同這個(gè)關(guān)系，可以得到下式：VIN×D=(VOUT-VIN)(1-D)，那么可以知道：VOUT=VIN/(1-D)。

那么對于BOOST電路來說，最大的特點(diǎn)就是輸出電壓比輸入電壓高，這也就是這個(gè)拓?fù)浣凶鯞OOST電路的原因。對于傳統(tǒng)的BOOST電路，這個(gè)電路存在的問題在哪里呢?我們知道，電力電子的功率器件，并不是理想的器件。在基本的BOOST電路中：

1、當(dāng)MOS管開通時(shí)，由于MOS管存在結(jié)電容，那么開通的時(shí)候，結(jié)電容COSS儲存的能量幾乎完全以熱的方式消耗在MOS的導(dǎo)通過程。其損耗功率為COSSV2fS/2，fS是開關(guān)頻率。V為結(jié)電容上的電壓，在此處V=VOUT。(注意：結(jié)電容與靜電容有些不一樣，是和MOS上承受的電壓相關(guān)的。)

2、當(dāng)MOS管開通時(shí)，升壓二極管在由正向?qū)ㄏ蚍雌刂沟倪^程中，存在一個(gè)反向恢復(fù)過程，在這個(gè)過程中，會有很大的電流尖峰流過二極管與MOS管，從而導(dǎo)致功率損耗。

3、當(dāng)MOS關(guān)斷時(shí)，雖然有結(jié)電容作為緩沖，但因?yàn)榻Y(jié)電容太小，關(guān)斷的過程電壓與電流有較多的重疊，也產(chǎn)生一定的關(guān)斷損耗。

BOOST電路的輸入端是個(gè)大電感，在穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，電流基本不變，所以，在穩(wěn)態(tài)時(shí)可以用電流源來代替。而輸出因?yàn)槭谴蟮臑V波電容，穩(wěn)態(tài)時(shí)，電容電壓基本不變，故而在穩(wěn)態(tài)時(shí)可以用電壓源來代替輸出電容。所以，我們可以在saber的環(huán)境下，得到這個(gè)電路：

就是最常見的ZVT零轉(zhuǎn)換電路，先看一下原理圖：

在這個(gè)原理圖中，相對于基本的BOOST電路，諧振回路是并聯(lián)在主回路上的。主開關(guān)管Q1，依然采用MOS，IXFH32N50，輔助開關(guān)管Q2采用IGBT，HGTG30N60b3，諧振電感L1，20uH，諧振電容C2，2nF，兩個(gè)箝位二極管采用MUR460，主二極管采用MUR1560。

無源無損軟開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)

1，只需要一個(gè)開關(guān)管，控制方便。

2，因?yàn)槲站W(wǎng)絡(luò)是無源器件，不會受到干擾，工作可靠。

無源無損軟開關(guān)的缺點(diǎn)

1，開關(guān)管的開通是容性開通，所以最好用雙極型開關(guān)管。

2，因?yàn)橛幸粋€(gè)過程是電流流經(jīng)D2,D3,D4，壓降比較大，有一定的損耗。

3，效率比前面例子中的軟開管略低一點(diǎn)。

小編結(jié)語

其實(shí)，不管是哪種仿真軟件，算法從實(shí)質(zhì)上來說，也都是差不多的。最終都是要按照電路的基本原理來計(jì)算。仿真的準(zhǔn)確與否，關(guān)鍵是看模型的準(zhǔn)確度，以及，為了仿真所作的簡化合理性。