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ZVS软开关技术的原理及如何设计升压电路图

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资料介绍

　　ZVS即所谓零电压开关（ZVS）/零电流开关（ZCS）技术，或称软开关技术，小功率软开关电源效率可提高到80%~85%。接下来将详解介绍zvs原理及如何自制zvs的升压电路图以及它的操作步骤。

　　ZVS经典原理：

　　1. 上电瞬间，电源电压流经R1，R2，经过ZD1，ZD2稳压二极管钳位在12V后分别送入MOS1，MOS2的GS极，因此两个MOS管同时开通。

　　2. 因为元件参数的离散性（例如：MOS管GS钳位电压的离散性、MOS管本身跨导参数的离散性、变压器初级绕组不严格对称、走线长度差异等），导致两管DS电流在上电瞬间就不相同。假设下方的MOS管MOS2流过的电流稍大。即IL3》IL2。因为L2，L3是在同一磁芯上绕制，本身存在磁耦合，所以，对磁芯的励磁电流为IL2，IL3之和。之前提到IL3》IL2，而且从抽头看去，IL2，IL3的电流方向相反，所以对磁芯的励磁电流为Ip1=IL3-IL2。这样就可以等效为仅有L3线圈产生励磁作用（有一部分抵消掉L2的励磁）。明白这点以后，继续往下分析。

　　3. 见图1，在上电瞬间，L2，L3中的等效励磁电流Ip1用红色线条表示，因为具有相同的磁路，Ip1将在L2上产生一个互感电流，图中用蓝色线条表示，L2+L3与C1构成并联谐振，这个互感电流的方向同IL2相反，如此正反馈造成的结果是IL2越来越小，最终可单纯看做只有L3参与励磁。

　　4. 与此同时，B点电压升高，D1截止，C点电压保持12V，MOS2继续保持开通。因为MOS2开通时VDS很小，A点近似接地，D2导通，将D点电位强行拉低至0.7V左右，MOS1失去VGS而截止。

　　5. 随着时间推移，L3对磁芯的励磁最终达到磁饱和，大家注意，此时蓝色线条的电流因磁芯饱和失去互感刚好减到0，MOS1的DS上电压为零。而L3失去电感量而近似于一个仅几mΩ的纯电阻，瞬间大电流全部叠加在MOS2的导通电阻Ron上，使A点电位瞬间升高，D2截止，D点电位恢复至12V，MOS1获得VGS而导通（在VDS=0的情况下导通，故称ZVS）。继而B点近似接地，C点电压降到0.7V，MOS2截止，MOS1保持导通。当L2励磁达到饱和时电路状态再次发生翻转，重复第4过程。

　　6. 整个过程中，翻转的时间由谐振电容C1的容量和L2+L3共同决定，因为有C1构成谐振，初级电压波形呈完美正弦波，谐波分量大大减小，漏感的影响不复存在，因此变比等于匝比。L1为扼流电感，利用电感电流的不可突变特性，保证磁饱和瞬间MOS管的DS极不会流过巨大浪涌而损坏。这也是为什么不接此电感或者感量太小时，电路空载电流会增大，而且MOS管发热严重的原因。

　　因为利用了磁饱和原理，所以在磁芯工作在滞回线1，3象限的饱和临界点之间，磁芯的储能作用得以最大发挥，传递功率相当大。

　　zvs升压电路图制作：