軟開關功率開關管的發(fā)展

如今，軟開關變換器都應用了諧振原理，在電路中并聯(lián)或串聯(lián)諧振網絡，勢必產生諧振損耗，并使電路受到固有問題的影響。為此。人們提出了組合軟開關功率變換器的理論。組合軟開關技術結合了無損耗吸收技術與諧振式零電壓技術、零電流技術的優(yōu)點，電路中既可以存在零電壓開通，也可以存在零電流關斷，同時既可以包含零電流開通，也可以包含零電壓關斷，是這4種狀態(tài)的任意組合。

近年來，人們針對全橋軟開關變換器提出了不少拓撲，大致可分為ZVS，ZCS和ZVZCS三種策略。ZVS方式中，功率器件輸出電容與變壓器漏感諧振，器件在零電壓狀態(tài)下開通。但變壓器副邊整流管換流使輸出電壓發(fā)生占空比丟失，且滯后橋臂零不易實現(xiàn)ZVS。ZCS方式中，變壓器原邊電流復位，器件在零電流狀態(tài)下關斷，但諧振電容電壓換向使輸出電流發(fā)生占空比丟失，且滯后橋臂較難實現(xiàn)ZCS。電子負載中，DC/DC為低壓大電流的升壓變換，特點是變壓器原邊輸入電流和副邊輸出電壓很大，所以，這兩種方式都會造成系統(tǒng)效率的嚴重降低，是不可接受的。ZVZCS變換策略則可避免上述兩方式固有的缺陷。

本設計是用在變壓器副邊并聯(lián)儲能電容C1，C2的方法來實現(xiàn)原邊電流的復位〔1〕，如所示，共有六種工作模式：

模式0：(t2，t3)區(qū)間。在t2時刻導通Q4，變壓器漏感Lk與C1，C2諧振使C1，C2通過D7充電，由于D5，D6的箝位作用，C1，C2充電至V2，能量由變壓器原邊流向C1，C2和負載。

模式1：(t3，t4)區(qū)間。Q1，Q2導通，能量由變壓器原邊流向負載。

模式2：(t4，t5)區(qū)間。在t4時刻關斷Q1，由于Cp1上的電壓為零，Q1為零電壓關斷，此后Cp1充電，Cp3放電，V1減小，當變壓器副邊電壓小于V2時，C1，C2開始放電。能量由C1，C2和變壓器原邊流向負載。

模式3：(t5，t7)區(qū)間。Cp3放電完畢，D3導通，此時導通Q3，由于D3的箝位作用，Q3為零電壓開通。V1減小，C1，C2繼續(xù)放電，變壓器副邊二極管整流橋反偏，變壓器副邊電流為零，原邊只有很小的勵磁電流，近似于開路。負載電流流過C1，C2和續(xù)流二極管，變壓器原副邊沒有能量的聯(lián)系。

模式4：(t7，t8)區(qū)間。在t7時刻關斷Q4，由于變壓器原邊電流近似為零，Q4為零電流關斷。C1，C2放電完畢后，負載電流只流過續(xù)流二極管，變壓器原副邊電流仍近似為零。

模式5：(t8，.)區(qū)間。在t8時刻導通Q2，由于變壓器原邊電流近似為零，Q2為零電流開通。變壓器原邊電流反向，重復模式0，下半個周期開始。

4 結語

隨著電力電子技術的不斷發(fā)展。軟開關技術正由新興技術不斷走向成熟。研究人員不斷取得新的進展。使電力系統(tǒng)的轉換和傳輸中能量損耗不斷降低，電磁干擾逐漸減少，噪聲污染正進一步得到解決。開關電源的發(fā)展趨勢是輕、小、薄和高頻化。而高頻化使傳統(tǒng)的PWM開關功耗加大、效率降低、噪聲增加。因此，實現(xiàn)零電壓導通、零電流關斷的軟開關技術將成為開關電源產品未來的主流。