谐振软开关电路类型

根据电路中主要开关元件是零电压开通还是零电流关断，首先可将软开关电路划分为零电压电路和零电流电路两大类；其次按谐振机理可将软开关电路分成准谐振电路、零开关PWM电路和零转换PWM电路。

1．准谐振电路

准谐振电路中电压或电流波形为正弦半波，故称准谐振，这是最早出现的软开关电路。它又可分为

（1）零电压开关准谐振电路（Zero-Voltage-Switching Quasi-Resonant Converter：ZVSQRC）；

（2）零电流开关准谐振电路（Zero-Current-Switching Quasi-Resonant Converter: ZCSQRC）；

（3）零电压开关多谐振电路（Zero-Voltage-Switching Multi-Resonant Converter：ZVSMRC）；

（4）谐波直流环节电路（Resonant DC link）。

图1给出了前三种准谐振电路的基本开关单元电路拓朴。

图1 准谐振电路的三种基本开关单元

由于在开关过程引入了谐振，使准谐振电路开关损耗和开关噪声大为降低，但谐振过程会使谐振电压峰值增大，造成开关器件耐压要求提高；谐振电流有效值增大，导致电路通导损耗增加。谐振周期还会随输入电压、输出负载变化，电路不能采取定频调宽的PWM控制而只得采用调频控制，变化的频率会造成电路设计困难。这是准谐振电路的缺陷。

2．零开关PWM电路

这类电路引入辅助开关来控制谐振开始时刻，使谐振仅发生在开关状态改变的前后。这样开关器件上的电压和电流基本上是方波，仅上升、下降沿变缓，也无过冲，故器件承受电压低，电路可采用定频的PWM控制方式。图2为两种基本开关单元电路：零电压开关PWM电路（Zero-Voltage-Switching PWM Converter：ZVSPWM）和零电流开关PWM电路（Zero-current-switching PWM Converter：ZCSPWM）。

图2 零开关PWM电路基本开关单元

3．零转换PWM电路

这类电路也是采用辅助开关来控制谐振开始时刻，但谐振电路与主开关元件并联，使得电路的输入电压和输出负载电流对谐振过程影响很小，因此电路在很宽的输入电压范围和大幅变化的负载下都能实现软开关工作。电路工作效率因无功功率的减小而进一步提高。图3为两种基本开关单元电路：零电压转换PWM电路（Zero-Voltage-Transition PWM Converter：ZVTPWM）和零电流转换PWM电路（Zero-Current-Transition Converter：ZCTPWM）。

图3 零转换PWM电路基本开关单元

下面分别详细分析零电压和零电流开关准谐振电路，谐振直流环节电路，零电压开关PWM电路和零电压转换PWM电路。