一种新型的ZVS关断电路的研究
摘要：软开关技术是开关电源中的一个重要研究领域。根据磁性元件的电压极性在不同开关状态下也不同的特点，提出了一种新型的ZVS关断电路。这种关断电路所附加的元件很少，但可以实现优良的软关断效果。以CCM
Buck电路为例，对该ZVS关断电路进行了详细的理论分析。最后的实验结果证实了理论分析，
表
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明这种电路的正确性和可行性。
关键词：软开关；吸收电路；零电压开关 引言
软开关（ZVSZCS）技术可以显著地减小开关损耗，是开关电源的一个重要研究领域。迄今为止，实现软开关的
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很多，归纳起来可以有以下几种不同形式：
1）直接利用谐振实现的谐振软开关，它可以实现良好的软开关效果，但却需要采用变频控制策略，使磁性元件的设计难以优化；
2）利用辅助开关实现的有源软开关技术，可以实现PWM控制策略，并达到很好的软开关效果，但它需要辅助开关管及其控制驱动电路，不利于增加开关电源的功率密度，可靠性也有所降低；
3）采用无损吸收电路实现软开关技术，仅需要附加少量无损元器件（电容、电感和二极管），就可以实现软开关[1][2][3][4][5][6][7]，且可以采用PWM控制，便于设计磁性元件。
本文提出了一种新型的无源无损ZVS软开关电路，它利用主电感电压极性跟随开关状态改变的特点，来恰当地控制ZVS关断电容的充电和放电。该电路具有使用元器件少，无需额外的辅助开关，且软开关效果好，控制方便等许多优点，研究结果证明该电路是可行的。
1 新型的磁耦合式ZVS关断电路
如图1所示，新型的ZVS关断电路所包含的元器件很少：小电容Cs和二极管Ds，用于实现主开关的ZVS关断；小电感LR、二极管DR和主电感的耦合电感Lmc，给Cs创造充电的准谐振条件。将图1中的A～E各个端点连接到电路的恰当位置，就可以为具体电路构造ZVS关断条件。
图2所示为一个带新型磁耦合式ZVS关断电路的Buck拓扑，虚线所包围部分为附加上去的ZVS关断电路。 图1、2
这种新型的关断电路可推广到所有带单开关的基本拓扑中，如图3所示。 图3 带新型ZVS关断电路的基本拓扑
由于Cuk、Sepic和Zeta拓扑都含有两个主电感，这两个主电感的电压极性都随着开关状态发生改变，故它们都可以用于构造新型的ZVS关断电路。
2 带新型ZVS关断电路的CCM Buck拓扑的工作原理 以CCM
Buck电路为例，说明新型ZVS关断电路的工作原理。为方便电路分析，做如下假设： 1）输入电压Vin为恒定值；
2）输出电容Co足够大，输出电压Vo恒定； 3）所有元器件都是理想的，忽略其寄生参数；
4）耦合电感可视为励磁电感Lm和一个理想变压器组成，励磁电流Im为大于零的恒定值。
电路共有5个工作模态，如图4所示，其工作波形如图5所示。通路用粗线表示。 图4 电路各个工作模态图 图5 各个工作模态的主要波形图
模态1〔t0－t1〕 t0时刻，电容Cs放电完毕，Do实现ZVS开通，电路进入Lm放电状态，其电流为Im。 模态2〔t1－t2〕
t1时刻，S开通。输入电流iin马上跃升到Im，输出二极管Do立即关断（S和Do这时都不是软开关，这不是本文研究的
内容
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）。S开通后，V1的极性变为正，其感应电压V2也跟着变为正；Cs和LR在V2作用下发生串联谐振。设耦合电感的变比为N2/N1，则有：
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