根據(jù)電路中主要開關(guān)元件是零電壓開通還是零電流關(guān)斷,首先可將軟開關(guān)電路劃分為零電壓電路和零電流電路兩大類;其次按諧振機(jī)理可將軟開關(guān)電路分成準(zhǔn)諧振電路、零開關(guān)pwm電路和零轉(zhuǎn)換pwm電路。
1.準(zhǔn)諧振電路
準(zhǔn)諧振電路中電壓或電流波形為正弦半波,故稱準(zhǔn)諧振,這是最早出現(xiàn)的軟開關(guān)電路。它又可分為
(1)零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路(zero-voltage-switching quasi-resonant converter:zvsqrc);
(2)零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振電路(zero-current-switching quasi-resonant converter: zcsqrc);
(3)零電壓開關(guān)多諧振電路(zero-voltage-switching multi-resonant converter:zvsmrc);
(4)諧波直流環(huán)節(jié)電路(resonant dc link)。
圖1給出了前三種準(zhǔn)諧振電路的基本開關(guān)單元電路拓樸。
圖1 準(zhǔn)諧振電路的三種基本開關(guān)單元
由于在開關(guān)過程引入了諧振,使準(zhǔn)諧振電路開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲大為降低,但諧振過程會(huì)使諧振電壓峰值增大,造成開關(guān)器件耐壓要求提高;諧振電流有效值增大,導(dǎo)致電路通導(dǎo)損耗增加。諧振周期還會(huì)隨輸入電壓、輸出負(fù)載變化,電路不能采取定頻調(diào)寬的pwm控制而只得采用調(diào)頻控制,變化的頻率會(huì)造成電路設(shè)計(jì)困難。這是準(zhǔn)諧振電路的缺陷。
2.零開關(guān)pwm電路
這類電路引入輔助開關(guān)來控制諧振開始時(shí)刻,使諧振僅發(fā)生在開關(guān)狀態(tài)改變的前后。這樣開關(guān)器件上的電壓和電流基本上是方波,僅上升、下降沿變緩,也無過沖,故器件承受電壓低,電路可采用定頻的pwm控制方式。圖2為兩種基本開關(guān)單元電路:零電壓開關(guān)pwm電路(zero-voltage-switching pwm converter:zvspwm)和零電流開關(guān)pwm電路(zero-current-switching pwm converter:zcspwm)。
圖2 零開關(guān)pwm電路基本開關(guān)單元
3.零轉(zhuǎn)換pwm電路
這類電路也是采用輔助開關(guān)來控制諧振開始時(shí)刻,但諧振電路與主開關(guān)元件并聯(lián),使得電路的輸入電壓和輸出負(fù)載電流對(duì)諧振過程影響很小,因此電路在很寬的輸入電壓范圍和大幅變化的負(fù)載下都能實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)工作。電路工作效率因無功功率的減小而進(jìn)一步提高。圖3為兩種基本開關(guān)單元電路:零電壓轉(zhuǎn)換pwm電路(zero-voltage-transition pwm converter:zvtpwm)和零電流轉(zhuǎn)換pwm電路(zero-current-transition converter:zctpwm)。
圖3 零轉(zhuǎn)換pwm電路基本開關(guān)單元
下面分別詳細(xì)分析零電壓和零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振電路,諧振直流環(huán)節(jié)電路,零電壓開關(guān)pwm電路和零電壓轉(zhuǎn)換pwm電路。