引言
輕小化是目前電源產(chǎn)品追求的目標(biāo)。而提高開關(guān)頻率可以減小電感、電容等元件的體積。但是，開關(guān)頻率提高的瓶頸是器件的開關(guān)損耗，于是軟開關(guān)技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生。一般，要實(shí)現(xiàn)比較理想的軟開關(guān)效果，都需要有一個或一個以上的輔助開關(guān)為主開關(guān)創(chuàng)造軟開關(guān)的條件，同時(shí)希望輔助開關(guān)本身也能實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)。
Boost電路作為一種最基本的DC/DC拓?fù)涠鴱V泛應(yīng)用于各種電源產(chǎn)品中。由于Boost電路只包含一個開關(guān)，所以，要實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)往往要附加很多有源或無源的額外電路，增加了變換器的成本，降低了變換器的可靠性。
Boost電路除了有一個開關(guān)管外還有一個二極管。在較低壓輸出的場合，本身就希望用一個MOSFET來替換二極管階段1〔t0～t1〕該階段，S1導(dǎo)通，L上承受輸入電壓，L上的電流線性增加。在t1時(shí)刻，S1關(guān)斷，該階段結(jié)束。
2）階段2〔t1～t2〕S1關(guān)斷后，電感電流對S1的結(jié)電容進(jìn)行充電，使S2的結(jié)電容進(jìn)行放電，S2的漏源電壓可以近似認(rèn)為線性下降，直到下降到零，該階段結(jié)束。
3）階段3〔t2～t3〕當(dāng)S2的漏源電壓下降到零之后，S2的寄生二極管就導(dǎo)通，將S2的漏源電壓箝在零電壓狀態(tài)，也就是為S2的零電壓導(dǎo)通創(chuàng)造了條件。
4）階段4〔t3～t4〕S2的門極變?yōu)楦唠娖剑琒2零電壓開通。電感L上的電流又流過S2。L上承受輸出電壓和輸入電壓之差，電流線性減小，直到S2關(guān)斷，該階段結(jié)束。
5）階段5〔t4～t5〕此時(shí)電感L上的電流方向仍然為正，所以該電流只能轉(zhuǎn)移到S2的寄生二極管上，而無法對S1的結(jié)電容進(jìn)行放電。因此，S1是工作在硬開關(guān)狀態(tài)的。
接著S1導(dǎo)通，進(jìn)入下一個周期。從以上的分析可以看到，S2實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)，但是S1并沒有實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)。其原因是S2關(guān)斷后，電感上的電流方向是正的，無法使S1的結(jié)電容進(jìn)行放電。但是，假如將L設(shè)計(jì)得足夠小，讓電感電流在S2關(guān)斷時(shí)為負(fù)的，如圖4所示，就可以對S1的結(jié)電容進(jìn)行放電而實(shí)現(xiàn)S1的軟開關(guān)了。
在這種情況下，一個周期可以分為6個階段，各個階段的等效電路如圖5所示。其工作原理描述如下。
1）階段1〔t0～t1〕該階段，S1導(dǎo)通，L上承受輸入電壓，L上的電流正向線性增加，從負(fù)值變?yōu)檎?。在t1時(shí)刻，S1關(guān)斷，該階段結(jié)束。
2）階段2〔t1～t2〕S1關(guān)斷后，電感電流為正，對S1的結(jié)電容進(jìn)行充電，使S2的結(jié)電容放電，S2的漏源電壓可以近似認(rèn)為線性下降。直到S2的漏源電壓下降到零，該階段結(jié)束。
3）階段3〔t2～t3〕當(dāng)S2的漏源電壓下降到零之后，S2的寄生二極管就導(dǎo)通，將S2的漏源電壓箝在零電壓狀態(tài)，也就是為S2的零電壓導(dǎo)通創(chuàng)造了條件。
4）階段4〔t3～t4〕S2的門極變?yōu)楦唠娖剑琒2零電壓開通。電感L上的電流又流過S2。L上承受輸出電壓和輸入電壓之差，電流線性？小，直到變?yōu)樨?fù)值，然后S2關(guān)斷，該階段結(jié)束。
5）階段5〔t4～t5〕此時(shí)電感L上的電流方向?yàn)樨?fù)，正好可以使S1的結(jié)電容進(jìn)行放電，對S2的結(jié)電容進(jìn)行充電。S1的漏源電壓可以近似認(rèn)為線性下降。直到S1的漏源電壓下降到零，該階段結(jié)束。
6）階段6〔t5～t6〕當(dāng)S1的漏源電壓下降到零之后，S1的寄生二極管就導(dǎo)通，將S1的漏源電壓箝在零電壓狀態(tài)，也就是為S1的零電壓導(dǎo)通創(chuàng)造了條件。
接著S1在零電壓條件下導(dǎo)通，進(jìn)入下一個周期。可以看到，在這種方案下，兩個開關(guān)S1和S2都可以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)。
2 軟開關(guān)的參數(shù)設(shè)計(jì)
以上用同步整流加電感電流反向的辦法來實(shí)現(xiàn)Boost電路的軟開關(guān)，其中兩個開關(guān)實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的難易程度并不相同。電感電流的峰峰值可以表示為
ΔI＝/L （1）
式中：D為占空比；
T為開關(guān)周期。
所以，電感上電流的最大值和最小值可以表示為
Imax＝ΔI/2＋I(xiàn)o （2）
Imin＝ΔI/2－Io （3）
式中：Io為輸出電流。
將式（1）代入式（2）和式（3）可得
Imax＝/2L＋I(xiàn)o （4）
Imin＝/2L－Io （5）
從上面的原理分析中可以看到S1的軟開關(guān)條件是由Imin對S2的結(jié)電容充電，使S1的結(jié)電容放電實(shí)現(xiàn)的；而S2的軟開關(guān)條件是由Imax對S1的結(jié)電容充電，使S2的結(jié)電容放電實(shí)現(xiàn)的。另外，通常滿載情況下