根據(jù)電路中主要開關元件是零電壓開通還是零電流關斷,首先可將軟開關電路劃分為零電壓電路和零電流電路兩大類;其次按諧振機理可將軟開關電路分成準諧振電路、零開關pwm電路和零轉換pwm電路。
1.準諧振電路
準諧振電路中電壓或電流波形為正弦半波,故稱準諧振,這是最早出現(xiàn)的軟開關電路。它又可分為
(1)零電壓開關準諧振電路(zero-voltage-switching quasi-resonant converter:zvsqrc);
(2)零電流開關準諧振電路(zero-current-switching quasi-resonant converter: zcsqrc);
(3)零電壓開關多諧振電路(zero-voltage-switching multi-resonant converter:zvsmrc);
(4)諧波直流環(huán)節(jié)電路(resonant dc link)。
圖1給出了前三種準諧振電路的基本開關單元電路拓樸。
圖1 準諧振電路的三種基本開關單元
由于在開關過程引入了諧振,使準諧振電路開關損耗和開關噪聲大為降低,但諧振過程會使諧振電壓峰值增大,造成開關器件耐壓要求提高;諧振電流有效值增大,導致電路通導損耗增加。諧振周期還會隨輸入電壓、輸出負載變化,電路不能采取定頻調寬的pwm控制而只得采用調頻控制,變化的頻率會造成電路設計困難。這是準諧振電路的缺陷。
2.零開關pwm電路
這類電路引入輔助開關來控制諧振開始時刻,使諧振僅發(fā)生在開關狀態(tài)改變的前后。這樣開關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為兩種基本開關單元電路:零電壓開關pwm電路(zero-voltage-switching pwm converter:zvspwm)和零電流開關pwm電路(zero-current-switching pwm converter:zcspwm)。
圖2 零開關pwm電路基本開關單元
3.零轉換pwm電路
這類電路也是采用輔助開關來控制諧振開始時刻,但諧振電路與主開關元件并聯(lián),使得電路的輸入電壓和輸出負載電流對諧振過程影響很小,因此電路在很寬的輸入電壓范圍和大幅變化的負載下都能實現(xiàn)軟開關工作。電路工作效率因無功功率的減小而進一步提高。圖3為兩種基本開關單元電路:零電壓轉換pwm電路(zero-voltage-transition pwm converter:zvtpwm)和零電流轉換pwm電路(zero-current-transition converter:zctpwm)。
圖3 零轉換pwm電路基本開關單元
下面分別詳細分析零電壓和零電流開關準諧振電路,諧振直流環(huán)節(jié)電路,零電壓開關pwm電路和零電壓轉換pwm電路。