开关电源的软开关技术概述

一、简介

通俗来讲，以闸刀开关作比喻，如果在闸刀开关合上和断开的瞬间认为开关的电压或电流为零，就可以避免拉弧引起火花的产生。在功率变换电路中，其实就是在开关关断或导通瞬间，实现其两端电压或电流为零。也就是ZVS和ZCS软开关技术。

通过在开关过程前后引入谐振,使开关开通前电压先降到零，即ZVS（MOS管开通过程中Vds电压一直为0），关断前电流先降到零，即ZCS（MOS管关断过程中Ids电流一直为0），就可以消除开关过程中电压、电流的重叠，从根源上解决Vds震荡问题，从而大大减小开关损耗。

二、硬开关和软开关对比

硬开关：

开关过程中电压和电流均不为零，出现了重叠。电压、电流变化很快，有开一定的开关损耗。

软开关：

在原电路中增加了电感、电容等谐振元件，在开关过程前后引入谐振，消除电压、电流的重叠，降低开关损耗。

三、软开关电路原理

谐振型开关技术解决了常规的PWM开关电路在开关切换时开关管损耗过大的问题。谐振型开关转换技术分为谐振、准谐振、多谐振三种。

准谐振开关是在PWM开关上附加谐振网络，利用局部谐振实现ZCS或ZVS。如下为谐振开关示意图，Lr为谐振电感（包括杂散电感和变压器漏感），Cr为谐振电容（包括开关管的结电容）。

ZCS谐振开关中，Q1开通时，谐振网络LrCr接通，电路谐振，Q1中的电流按准正弦规律变化（因此称为准谐振）。当电流谐振到零时，令开关管关断，谐振停止，实现零电流关断。

ZVS谐振开关中，Q1关断时，谐振网络LrCr接通，发生串联谐振，电容Cr上的电压按准正弦规律变化，当电压谐振到零时，令开关管开通，实现零电压开通。

四、软开关的优点

1.不需要增加额外功率开关管实现单管变换器开关管ZVS或ZCS。

2.这类变换器不同于脉宽调制（PWM）技术，有器件应力高、循环能量大和变频控制等缺点。可以降低开关损耗和开关噪声，进一步提高开关频率。