软开关电路研究与仿真解读

ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｌ ｏ ｓ ｓ ， ｔ ｈ ｅ ａ ｕ ｔ ｈ ｏ ｒ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｓ ａ ｎ ｅ ｗ ｐ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ — ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｔ ｓ ｏ ｔ ｆ — ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｌ ｌ ｍａ ｉ ｎ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｔ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｄ ｂ ｙ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｐ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｏ ｒ ｔ ｏ ｅ ａ ｃ ｈ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ， ａ ｎ ｄ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ＤＣ— ｂ ａ ｒ ａ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｔ ｌ ｉ ｎ ｋ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｔ ｗｏ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｅ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ． Ｂｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ａ ｒ ｅ ｎ ｏ ｔ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ
ＹＡＮＧ Ｊ ｉ ｎ － ｌ ｉ ｎ ｇ ， ＸＵＥ Ｈｏ ｎ ｇ － ｐ ｉ ｎ ｇ ２ ， Ｌ Ｉ Ｙｉ ｎ ｇ － ｘ ｉ ｎ ｇ ａ ， Ｃ ＡＯ Ｊ ｉ ｎ － ｌ ｉ ａ ｎ ｇ 。

运用软开关技术的Boost电路原理及实现1 引言采用硬开关工作方式的Boost电路，在开关频率很高时，其开关损耗增大，电源效率降低。

为了提高开关电源的频率和效率，必须减小开关损耗。

本文提出了一种运用软开关技术的Boost电路，该电路实现简便，开关频率恒定，控制简单。

通过对该电路工作原理的分析，以及仿真及实验的结果，证明该电路具有良好的减少开关损耗及提高电源效率的作用。

2 主电路拓扑及工作原理分析该电路的拓扑如图1所示。

从图中可以看出，它是由传统的Boost 电路与由D2、D3、Lr、Cr组成的谐振电路连接而成的。

该电路工作过程如图2所示。

为了讨论的方便，我们假定L1中的电流和Cf中的电压在一个开关周期内保持不变。

电路工作波形如图3所示。

1) 第一阶段[t0－t1]t0时刻二极管D1导通，能量由电源向负载输送。

2) 第二阶段[t1－t2]S1在ZCS的状态下开通，t2时刻Lr中的电流线性下降到零。

由于D1保持导通，Cr的电压保持在Vo。

3) 第三阶段[t2－t3]t2时刻D1截至，谐振开始，D2导通，电容Cr向Lr充电，Cr上的电压由V o变到－Vi。

4) 第四阶段[t3－t4]t3时刻D3导通，Cr中的电压与输入电压相等。

在这个阶段中，Lr 中的电流线性减小到零。

5) 第五阶段[t4－t5]t4时刻Lr中的电流变为0，D2、D3截至。

6) 第六阶段[t5－t6]t5时刻S1在ZVS的状态下断开，D3为电流ii提供一条通路，电容线性放电。

7) 第七阶段[t6－t7]t6时刻电容Cr上的电压变为（Vo－Vi）时，D1导通。

在此过程中，Lr和Cr又有一次谐振，直至VCr变为V o。

8) 第八阶段[t7－t8]t7时刻VCr=V o时，D2导通，Lr中的电流线性上升，直至电流变为Ii。

该阶段结束后，便开始，下一个周期。

从图3中可以看出，电路是工作在软开关状态下的。

3 电源变换范围的讨论为了便于对电路电压增益进行定量的分析，我们假定所有的元器件都是理想的。

软开关的原理及应用电路软开关是一种用于控制电路开关状态的电子元件。

它不同于传统的机械开关，软开关主要通过电子元件的控制来实现开关功能。

软开关因其较传统机械开关具有更快的开关速度、更小的体积和更可靠的性能等特点，在许多电子设备中被广泛应用。

软开关的原理主要是通过调节电压或电流来控制开关器件的导通与断开。

在软开关电路中，通常会使用一些特殊的元件来实现这个功能，如场效应晶体管（FET）、双极性晶体管（BJT）和二极管等。

以场效应晶体管为例，软开关的原理如下：当控制电压施加在场效应晶体管的控制端（栅极）上时，电场会影响晶体管内部电荷分布，从而改变导电区域的形状和大小。

当控制电压高于或等于场效应晶体管的临界电压时，电场的影响使得通道形成，并且允许电流通过。

反之，当控制电压低于临界电压时，通道断开，电流无法通过。

因此，我们可以通过控制输入电压来实现软开关的开关操作。

软开关的应用电路主要包括以下几个方面：1. 电源开关：软开关常用于电源开关电路中，可以实现对电源或电池的控制。

在很多移动设备中，软开关可以起到延长电池寿命的作用，当设备不使用时，软开关可以断开电池电路，以减少能量消耗。

2. 电机控制：软开关可以用于电机控制电路中，实现对电机的启动和停止。

通过控制软开关的状态，可以控制电机的转动方向和转速，从而实现对电机的精确控制。

3. 灯光控制：软开关可以用于灯光控制电路中，实现对灯光的开启和关闭。

在智能家居系统中，软开关可以通过传感器或遥控器的信号来控制灯光的亮度和颜色，实现智能化灯光控制。

4. 数字逻辑电路：软开关可以用于数字逻辑电路中，实现对逻辑电路的控制。

通过软开关的导通和断开，可以控制数字逻辑电路的工作模式和运算功能，如加法器、乘法器等。

5. 通信设备：软开关也可以应用于通信设备中，如手机、电脑等。

通过软开关的控制，可以实现对通信设备的开关操作和电源管理，提高设备的性能和使用寿命。

总之，软开关是一种用于控制电路开关状态的电子元件，通过调节电压或电流来实现对开关器件的导通与断开。

典型的软开关电路的原理及特点嘿，大家好，今天咱们来聊聊一个挺有意思的话题——软开关电路，听起来有点高深对吧？别急，咱们慢慢捋，保证你听完之后，感觉这个话题并不那么神秘。

软开关电路呢，说白了，就是一种在开关电源中应用的技术，它解决了很多开关电路在工作时遇到的麻烦。

别急，我知道你可能听不懂，那就跟我一起去了解一下吧。

你想啊，咱们平时用的那些电器，像电视、空调、冰箱啥的，电流来来回回的切换，控制它们的开关电路就成了核心部分。

传统的开关电路，咱们可以理解为就像开关门一样，电流就像人，开关门的速度越快，电流越急，碰撞的时候，容易产生一些不太友好的现象——比如电流的尖峰，像是电压突然飙升，搞得电器内部的元件都可能受损。

你就想象一下，自己每天要推开一扇门，门一开一关，每次都砰的一声，门框都快散架了，这样下去不行吧？而软开关电路，就好比门是用缓冲的方式开的，慢慢来，不会猛得砰一下，大家都能舒服一点。

软开关电路的核心就是“软”，它通过一些巧妙的技术手段，让开关的动作变得温和，避免了突然的冲击。

简单来说，软开关就像是给传统的开关电路穿上了一个软壳，让它不再急冲冲地工作，而是平稳地完成开关过程。

这样做的好处可大了！最明显的一个就是能大大减少损耗。

你想，电流在不停地跳动，不管多小的波动，都会浪费一些能量。

而软开关电路采用了零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）等技术，使得开关时电压或者电流的变化非常平缓，几乎没有浪费，效率大大提高。

说到这里，你可能会想，这么复杂的东西，能用在哪儿呢？软开关电路在很多高效电源的应用中都能见到它的身影，像在一些功率大的电源设备里，它可不是个小角色。

比如，光伏发电、交流电变直流电的电源系统，甚至是电动汽车的充电器里，都能看到软开关的身影。

因为在这些设备里，开关频率高，电流大，软开关的优势就更明显。

它不仅能提高电源的工作效率，还能减少热量的产生，电路的稳定性也更高，简直是“全能选手”。

你说，软开关电路有这么多好处，肯定也得付出一些代价吧。

略大于开关管自身的寄生电容可减小管子之间的差
异。 实际中，可根据实验波形对其进行调整。 计算得
Llk=7.2 μH，实际取10～20 μH。 由于 要 兼 顾 轻 载 和 重 载，同 时 电 感 在 超 前 臂 谐 振 和 续 流 时 有 能 量 损 失 ，故
实际中取值较计算值略大为宜。
5 整机最大占空比合理性计算
第 43 卷第 1 期 2009 年 1 月
电力电子技术 Power Electronics
移相全桥零电压 PWM 软开关电路的研究
胡红林， 李春华， 邵 波 （黑龙江科技学院， 黑龙江 哈尔滨 150027）
Vol.43 No.1 January，2009
摘要:介绍了移相全桥零电压 PWM 软开关电路的组成及工作原理，从时域上详细分析了软开关的工作过程，阐述了
在开关电源中具有谐振开关和 PWM 控制特点 的移相全桥零 电 压 PWM 变 换 器 得 到 了 广 泛 应 用 ， 该 类 变 换 器 实 现 了 零 电 压 开 关 （ZVS），减 小 了 开 关 损耗，提高了电源系统的稳定性。 同时，电源可在较 高的开关频率下工作，因而大大减小了无源器件的 体积。 但移相全桥 ZVS 电路存在对谐振电感和电容 的合理选择及占空比丢失的问题，这就要求 ZVS 软 开关有一个合理的最大占空比。
实现 VQ1 零电压关断需要有：
uC1=
iCb 2C1
td1=
is 2nC1
td1≥Uin
（6）
式中：td1 为 VQ1，VQ3 死区时间；n 为变比。
要在全范围内实现超前臂的零电压开通， 必须
以 最 小 输 出 电 流 Iomin 和 最 大 输 入 电 压 Uinmax 来 选 取 C1，C3，即 C1=C3≤Iomintd1/（2nUinmax）。 4.2 串联电感的取值及滞后臂并联电容的选取

第１卷 ５
第７ 期
鼋涤技术 应阂
Ｐ０Ｗ ＥＲ ＵＰＰＬＹ Ｓ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩ ＥＳ ＡＮＤ ＡＰＰ ＣＡＴＩ ＬＩ ＯＮＳ
Ｖ０ ．５ １１ Ｎｏ７ ． Leabharlann ２ ２ ７ ０１ 年 月
Ｄ ／ Ｃ变换器软开关电路的仿真研究 ＣＤ
叶 敬 伟
（ 新誉 集 团有 限公 司 ， 苏 常州 ２ ３ １ ） 江 １０ １
验 ， 要 将设 计 的系统 用元 件 安装 出来 再 进 行调 试 就
和试 验 ， 能 满 足要 求 时 ， 更 换 元 件 甚 至 要 重 新 不 要 设计 、 装 、 安 调试 ， 往往 要 反复 多 次才 能得 到 满意 的
１ 直流／ 直流 变换 器 的介 绍
直 流／ 流 变换 器 是 将 固 定 的直 流 电压 变换 成 直
Ｋｅ ｗ ｒ ｓ Ｄ ／ Ｃ ｃｎ ｅ ｅ ； ｆｓ ｉ ｈｎ ； ｍ ｌ ｉｎｍｏ ｅ； —ｅｏ ａ ｃ ｙ ｏ ｄ ： ＣＤ ｏｖ ｒ ｒｓ ｔ ｗｔ ｉｇ ｓ ｕａ ｏ ｄ ｌＱ ｒｓｎｎ ｅ ｔ ｏ ｃ ｉ ｔ 中图分 类号 ：Ｐ ７ Ｔ １ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ：２ ９ ２ １ （０ ２ ０ — ０ ８ ０ ０ １ — ７ ３ ２ １ ）７ ０ １— ７
可 变 的直 流 电压 ， 称 为 直流 斩 波 器 （ Ｃ Ｃ ｏ ｐ ｒ 也 Ｄ ｈｐｅ）
结果 。这样 将 耗 费大 量 的人 力 和物 力 ， 且使 设计 效
率低 下 。 资 大 、 期 长 。所 以如何 能直 观 ， 单易 耗 周 简 行 ， 效快捷 、 高 真实 准 确 来 进 行 电力 电 子 电路 的仿
一
ｌｓ） 因此 在开 关管 开关 工作 时 ， 产生 开通损 耗 和 ｏｓ。 要 关 断损耗 ， 称 为开 关损 耗（ｗ ｔ ｉｇｌｓ 。而 且 电 统 Ｓ ｉ ｈｎ ｓ ｃ ｏ）

重庆大学本科学生毕业设计（论文）Buck电路的软开关设计和仿真摘要在当今节能型社会中，如何提高电源的效率成为电源技术研究的重点。

早期的开关电源均采用硬开关技术，在开通或关断过程中伴随着较大的损耗，并且开关频率越高，开关损耗就越大。

而高频化是减小开关电源体积的重要途径，但是硬开关电源中高频化必然带来电源效率的降低，因此硬开关电源不能适应高频化的发展趋势。

这样采用软开关技术的电源应运而生，它是解决高频化和提高电源效率二者矛盾的有效手段。

本文对采用N沟道增强型MOSFET作开关器件的Buck电路进行了软开关的设计和仿真。

用到的方案是准谐振充放电模式，使MOSFET漏源极两端的电压能在栅极触发脉冲到来前变为零，使开关管能进行零电压开通。

这样就能有效地实现Buck电路的软开关，提高电路的效率。

最后利用Saber仿真软件，对设计的软开关控制策略进行了仿真验证，结果与预期相符合。

在得到此方案的顺利运行后，考虑到输出支路电感电流存在反向的问题，使得输出电流纹波较大，又运用叠加原理的思路，设计了另一方案，从而有效地避免了输出电流反向的问题。

关键词：降压变换器，软开关，Saber仿真ABSTRACTIn today's energy-saving type society, how to improve the efficiency of power supply becomes an important aspect of power technology research. In early power supply research times hard switching technology was adopted. The switching-on or switching-off process accompanied with great loss, and the higher switching the frequency is, the greater the switching loss is. The high operating frequency is an important way to reduce the volume, so the hard switching technology doesn't suit it. Then the soft switching technology appears. It is a good method to solve the high operating frequency and improving the efficiency problem.This article presents a soft switching method of the Buck converter which uses the N channel enhancement type MOSFET as the switch and the simulation. The design is quasi resonant charging and discharging mode which makes the D-S voltage become zero before the gate trigger pulse come, so the MOSFET can operate in a zero voltage turn-on mode. In this way, it can effectively realize the soft switching of Buck converter and improve the efficiency of the circuit. Finally I use the saber software to do the simulation and receive the expected result. After that, considering the reverse slip output inductor current problem which makes the output current ripple large, I present another method which can avoid the problem.Key words：Buck converter, soft switching, saber simulation目录摘要 (I)ABSTRACT.................................................. I I 1 绪论. (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究的目的及意义 (1)1.3 研究的主要内容 (2)2 Buck电路软开关电路设计及原理分析 (3)2.1 Buck电路软开关设计方案 (3)2.2 原理分析 (5)2.3 参数计算与设置 (9)3 Saber仿真验证 (10)3.1 Saber仿真软件的组成 (10)3.2 Saber仿真软件的特征 (10)3.3 Saber的分析功能 ................................................................................ 错误!未定义书签。

软开关基本理论的研究软开关是一种电力电子器件，用于控制交流电源的输出。

它的主要作用是将交流电源的电压和电流进行控制，以满足不同负载需求。

软开关相对于传统的硬开关具有很多优点，例如：较低的开关损耗、逆变器效率的提高、减少电磁干扰等。

因此，软开关被广泛应用于电力电子设备中。

软开关的基本原理是利用电容和电感两个元器件构成的谐振电路，并将交流源引入谐振电路中进行加工，从而实现软开关的过程。

当电流经过MOSFET的通道时，在MOSFET的导通状态下，电容和电感被带入一个交流谐振状态。

此时，电流的振幅会随着时间的推移而发生变化，但是MOSFET内部的压降保持不变。

当MOSFET控制被关闭时，电容和电感之间的能量仍然保持着交换，但是电流的振幅开始下降，直到降至零点时，软开关的过程才算完成。

软开关的优点之一是降低了开关损耗。

由于软开关过程中电路被一定电压和电流重复开闭，内部损耗直接低于传统硬开关，从而可以减少能量的消耗和浪费。

另外，软开关也可以提高逆变器效率。

相比于硬开关，软开关可以更快更精确地控制电源的输出，从而避免逆变器的失效和功率损耗。

此外，软开关还可以减少电磁干扰。

由于软开关的过程基于谐振电路，所产生的噪音和干扰比硬开关更小，能够有效减少频率干扰和电压波动。

然而，软开关也有一些局限性。

一方面，软开关的设计具有一定难度，需要考虑到谐振电路的参数和特性，以及MOSFET和变压器的品质等因素。

另一方面，软开关存在一定的器件限制，例如器件的寿命、压降、温度限制等等，这些都可能导致软开关的使用寿命和性能受到影响。

因此，在实际应用中，需要综合考虑多种因素，才能有效地利用软开关技术，达到最佳效果。

总的来说，软开关技术是电力电子领域中的一项重要进展，具有广泛的应用前景。

它不仅可以提高电子设备的使用效率，减少浪费和损耗，而且还可以增强设备的稳定性和可靠性。

未来，我们可以期待看到更多新型软开关的涌现，以及对软开关应用的深入研究和探索。

四种常用BOOST带软开关电路的分析与仿真 （图清晰）软开关的实质是什么？所谓软开关，就是利用电感电流不能突变这个特性，用电感来限制开关管开通过程的电流上升速率，实现零电流开通。

利用电容电压不能突变的特性，用电容来限制开关管关断过程的电压上升速率，实现零电压关断。

并且利用LC谐振回路的电流与电压存在相位差的特性，用电感电流给MOS结电容放电，从而实现零电压开通。

或是在管子关断之前，电流就已经过零，从而实现零电流关断。

软开关的拓扑结构非常多，每种基本的拓扑结构上都可以演变出多种的软开关拓扑。

我们在这里，仅对比较常用的，适用于APFC电路的BOOST结构的软开关作一个简单介绍并作仿真。

我们先看看基本的BOOST电路存在的问题，下图是最典型的BOOST电路：假设电感电流处于连续模式，驱动信号占空比为D。

那么根据稳态时，磁芯的正向励磁伏秒积和反向励磁伏秒积相同这个关系，可以得到下式：VIN×D=(VOUT-VIN)(1-D)，那么可以知道：VOUT=VIN/(1-D)那么对于BOOST电路来说，最大的特点就是输出电压比输入电压高，这也就是这个拓扑叫做BOOST电路的原因。

另外，BOOST电路也有另外一个名称：upconverter，此乃题外话，暂且按下不表。

对于传统的BOOST电路，这个电路存在的问题在哪里呢？我们知道，电力电子的功率器件，并不是理想的器件。

在基本的BOOST电路中：1、当MOS管开通时，由于MOS管存在结电容，那么开通的时候，结电容COSS储存的能量几乎完全以热的方式消耗在MOS的导通过程。

其损耗功率为COSSV2fS/2，fS是开关频率。

V为结电容上的电压，在此处V=VOUT。

（注意：结电容与静电容有些不一样，是和MOS 上承受的电压相关的。

）2、当MOS管开通时，升压二极管在由正向导通向反偏截止的过程中，存在一个反向恢复过程，在这个过程中，会有很大的电流尖峰流过二极管与MOS管，从而导致功率损耗。

软开关仿真报告1 Buck ZVS-QRC 变换电路分析Buck 型零电压开关准谐振变换电路的电路结构如图1所示。

图 1 Buck-ZVS 电路原理图1.1 工作原理电路中C r 和L r 组成谐振回路。

当开关S 关断时，由于电容C r 的作用，使S 在零电压下关断，S 关断后，电感L r 和电容C r 形成谐振回路，开始谐振，使S 两端的电压近似为正弦波，当电容电压谐振到零时，S 可以在零电压下导通。

1.2 仿真电路及仿真结果给点电路的基本参数：输入电压in =40V V ，输出电压=20V V ，输出电流out =2A I ，谐振频率r =500KHz f 。

取V =1.6K ，进行参数计算。

3min 1.64010.19uH 225001022V in r r o r r V K Z L f f Iπππ⨯==∙==⨯⨯⨯ omin 31129.95nF 250010 1.64022r V in r r r I C f f V K Z πππ==∙==⨯⨯⨯⨯ 利用Pspice 对以上电路进行仿真分析，其电路如图2所示：图 2 Buck-ZVS 仿真电路实现软开关时的电容电压和电感电流波形如图3所示：图3 Buck-ZVS 电流电压仿真波形由波形可以知道，该电路实现了零电压开通，电流电压波形与理论相符。

主要器件的电流电压应力波形如图4和图5：图4 Buck-ZVS器件电流应力图5 Buck-ZVS器件电压应力1.3模态分析现将电路的工作分为3种模态来分析软开关过程。

如图6所示。

图6 Buck-ZVS 模态分析图设t <t o 时，电流状态为开关S 导通，则有i s =I L1，u s =u Cr =0，二极管D1截止。

(1) t o ~ t 1电容C r 充电阶段在t o 时刻开关S 驱动信号变为零，i s 下降S 开始关断，与S 并联的电容C r 从0开始充电，电容C r 钳制了开关S 的端电压，使S 关断过程中u s 较低，开关S 软关断。

Ｋｅ ｒ ｓ ｏ ｔｓ ｔ ｈ Ｚ ｙ ｗｏ ｄ ：ｓ ｆ ｗｉ ＣＴ ｃ ＰＷ Ｍ ；Ｂｕ ｋ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒ ｓ ｉｅ ｃ ｏ ｖ ｒ ｅ ；Ｐ ｐ ｃ
０ 引 言
通 常 ， 硬开关 过 程 中 ， 在 会产 生较 大 的开关损 耗 和
开关 噪声［ 。开关 损 耗 随 着 开关 频 率 的提 高而 增 加 ， ＿ １ ｊ 使 电路效 率下 降 。针 对 这些 问题 出现 了软开 关 技 术 ， 降低 了开关损 耗 ， 变换 器 朝 高 频 化 方 向发 展 。零 电 使 流转换 Ｚ Ｔ（ ｅｏＣｕｒｎ ａ ｓ ｉｎ 软 开 关 技 术 ［ Ｃ Ｚ ｒ ｒｅ ｔ Ｔｒｎ ｉｏ ） ｔ ２ ］
主 开 关 电流 应 力 大和 辅 开 关硬 关 断 的 问题 ， 出 了一 种 改进 型 开 关 电路 。 对 其 拓 扑 结 构 和 工 作 原 理 进 行 了详 细 分 析 ， 提 设
计 了电路参数 ， 并对其进行 了 Ｐ ｐｃ 仿真 。结果证明此改进能够使辅助开关近似零 电流 关断 ， 高 了变换 器的性 能。 ｓｉ ｅ 提
关键词 ： 开关 Ｚ ＴＰ 软 Ｃ — ＷＭ ； ｕ ｋ变换 器 ； ｓ ｉｅ Ｂｃ Ｐ ｐ ｃ
中图分类号 ： ＴＭ４ ６
文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｉ ｒ ｖ ｄ Ｓ ｆ— ｗｉ ｈ ｎ ｃ Ｃ —Ｗ Ｍ ｗ ｉ ｈ ｎ ｒ ｕ ｔＤｅ ｉｎ ａ ｄ Ｐｓ ｉｅＳ ｍ ｕａ ｉｎ ｍｐ ｏ ｅ ｏ ｔＳ ｔ ｉｇ Ｂｕ ｋ Ｚ Ｔ— — ｃ Ｐ Ｓ ｔ ｉ ｇ Ｃｉｃ ｉ ｃ ｓｇ ｎ ｐｃ ｉ ｌｔ ｏ
通 往 电 潦 ．
２１ ０ ０年 ７月 ２ 日第 ２ 卷 第 ４ ５ ７ 期
Ｔｅｅ ｏ Ｐｏ ｒＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ｌｃ ｍ ｗｅ ｃ ｎ ｌｇ Ｊ １ ５，２ １ ，Ｖｏ．２ ． ｕ．２ ０ ０ —６４ ２ １ ）４０ １—４

开关电源电路的分析和仿真研究开关电源是一种将输入电压变换为特定输出电压的电子电路。

它由开关器件、能量存储元件和控制电路组成。

开关电源具有高效率、小体积、适应性强等特点，已广泛应用于各种电子设备和系统中。

对于开关电源的分析和仿真研究，主要可以从以下几个方面展开：1.电路拓扑结构的选择：开关电源有多种拓扑结构，例如单端、双端和反激式等。

选择合适的拓扑结构将对电路的性能和可靠性产生重要影响。

在分析和仿真研究中，可以比较不同拓扑结构的优缺点，选择最适合特定应用需求的拓扑结构。

2.开关器件的选型与参数设计：开关器件是开关电源的核心元件，常见的有晶体管、MOSFET和IGBT 等。

在分析和仿真研究中，可以通过比较不同开关器件的特性和参数，选取性能优良、适用于设计要求的开关器件，并进行关键参数的设计与优化。

3.能量存储元件的选择与设计：能量存储元件主要包括电感和电容，用于存储和传输能量。

在分析和仿真研究中，可以通过合理选择和设计能量存储元件，实现输出电压的稳定性、纹波和转换效率的优化。

4.控制电路的设计与仿真：开关电源的控制电路主要包括开关驱动、反馈控制和保护电路等。

在分析和仿真研究中，可以通过合理设计控制电路，实现开关器件的合理驱动和输出电压的精确控制，并保证电路的安全可靠性。

对于开关电源的分析和仿真研究，可以使用专业的电路仿真软件，如Matlab/Simulink、PSPICE等进行建模和仿真。

通过调整电路参数、拓扑结构和控制策略等，可以对开关电源的性能进行全面评估和优化，并提出具体的改进方案。

总之，开关电源的分析和仿真研究是设计和优化开关电源的重要步骤，可以通过合理的电路设计和仿真分析，实现开关电源的性能优化和应用需求的满足。

软开关的原理及应用说明1. 软开关的概述软开关是一种无需机械结构的电子开关，可以用软件控制的开关。

它在电路中起到控制电流流通的作用，能够实现远程控制和智能化控制。

软开关可以应用于各种电子设备和系统中，为我们的生活和工作带来了便利和安全。

2. 软开关的工作原理软开关的工作原理是基于半导体器件的特性。

典型的软开关电路是由晶体管和继电器构成的。

通过控制晶体管的导通和截止状态，实现对电路的开关控制。

当软开关的控制端发出高电平信号时，晶体管导通，电流可以流通；当控制端发出低电平信号时，晶体管截止，电流不能流通。

软开关的优势在于其快速响应和可编程控制的特性。

通过调整软开关的控制信号，可以实现电路的灵活控制。

此外，软开关还具有耐用性高、体积小、功耗低等优点。

3. 软开关的应用场景软开关广泛应用于各个领域，下面列举了几个典型的应用场景：3.1 家居智能化软开关可以用于家庭智能化系统中，实现对家电的远程控制。

例如，可以通过手机APP或者语音助手控制电视、空调、灯光等设备的开关。

软开关还可以通过定时任务，实现设备的自动化控制，提高生活的便利性。

3.2 工业控制系统软开关可以用于工业控制系统中的电路开关控制。

例如，在生产线上，软开关可以实现对各种设备的开关控制，实现自动化生产。

软开关还可以与传感器结合，实现对工艺参数的实时监测和调整。

3.3 新能源应用软开关在新能源领域也有广泛的应用。

例如，在太阳能发电系统中，软开关可以实现对光伏电池板的充放电控制。

在风力发电系统中，软开关可以控制风力发电机组的启停和电网连接。

3.4 汽车电子系统软开关在汽车电子系统中也是不可或缺的。

例如，软开关可以控制车内电器设备的开关，如车灯、空调等。

软开关还可以用于车辆电池管理系统，实现对电池的充放电控制和状态监测。

4. 软开关的未来发展趋势随着智能化和互联网的快速发展，软开关的应用前景非常广阔。

未来软开关的发展趋势主要体现在以下几个方面：4.1 低功耗和高效率软开关的功耗和效率是未来发展的重点。

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dcdc全桥软开关仿真文献综述随着电子技术的不断发展，DC-DC变换器在现代电子电路中得到了广泛应用。

其中，全桥拓扑结构的DC-DC变换器具有高效、高稳定性、高可靠性等优点，因此在工业、航空、军事等领域得到了广泛应用。

但是，在全桥拓扑结构中，由于开关管的开关动作会产生电磁干扰、温度升高等问题，因此需要采用软开关技术来解决这些问题。

本文将对DC-DC全桥软开关仿真方面的研究进行综述。

一、DC-DC全桥软开关技术研究现状1.1 DC-DC全桥软开关技术的发展历程DC-DC全桥软开关技术的研究可以追溯到上世纪80年代。

当时，由于硅管的开关速度较慢，且在高频率下易产生开关损耗，因此研究人员开始探索采用软开关技术来解决这些问题。

随着功率电子器件的发展，如IGBT、MOSFET等，软开关技术得到了广泛应用。

在全桥拓扑结构中，采用软开关技术可以有效降低开关损耗，提高系统效率和可靠性。

1.2 DC-DC全桥软开关技术的研究方向目前，DC-DC全桥软开关技术的研究方向主要集中在以下几个方面：（1）软开关技术的研究和应用：包括软开关的原理、软开关技术的实现方法、软开关控制策略等方面的研究。

（2）拓扑结构的研究和优化：针对全桥拓扑结构的特点，研究如何优化拓扑结构，提高系统效率和可靠性。

（3）电路参数的研究和优化：包括电感、电容等参数的选择和优化，以及电路布局和散热等方面的研究。

1.3 DC-DC全桥软开关技术的应用领域DC-DC全桥软开关技术在工业、航空、军事等领域得到了广泛应用。

其中，应用最为广泛的领域包括电力电子、通信、计算机等。

在电力电子领域，DC-DC全桥软开关技术被广泛应用于电机驱动、电力变换器、UPS等领域。

在通信领域，DC-DC全桥软开关技术被广泛应用于光纤通信、无线通信、卫星通信等领域。

在计算机领域，DC-DC 全桥软开关技术被广泛应用于服务器、工作站、笔记本电脑等领域。

二、DC-DC全桥软开关仿真技术研究现状2.1 DC-DC全桥软开关仿真技术的研究意义DC-DC全桥软开关仿真技术可以在不需要实际硬件的情况下，对电路进行仿真分析，快速评估电路性能和优化设计方案。

实验一Buck ZCS 软开关电路实验一．实验目的1．加深对零电流准谐振软开关电路工作原理的理解；2．了解零电流准谐振软开关电路的调试方法；3．了解零电流准谐振软开关电路的优缺点。

二．实验电路原理及实验线路为了改善开关管的工况，在20世纪80年代出现了准谐振软开关变换器技术。

对于零电流准谐振软开关电路的基本思想是：在开关管串接一电感L r，和电容C r谐振，在开关管开通之前，谐振电感L r中的电流为零，当开关管开通时，谐振电感L r限制开关管中的电流从零上升，从而实现了开关管的零电流开通；当开关管关断时，L r和C r谐振，从而使L r中的电流回到零，从而实现了开关管的零电流关断。

本实验现以Buck ZCS 变换器为例，分析其电路工作原理，如图3-66所示：图3-66 Buck ZCS变换器工作原理及波形图在一个开关周期T 中，该变换器有四种开关状态。

在分析之前，作出如下假设：1） 所有开关管、二极管均为理想器件； 2） 所有电感、电容和变压器均为理想元件； 3） L f 》L r ；4） L f 足够大，在一个开关周期中，其电流基本保持不变，为I O 。

这样L f 和C f 以及负载电阻可以看成一个电流为I O 的恒流源。

这里给出以下物理量的定义：特征阻抗r Z =谐振角频率ω1/=；谐振频率ωπ12r f ==谐振周期12r rT f == 1．电感充电阶段[t 0,t 1]在t 0时刻之前，开关管Q l 处于关断状态，输出滤波电感电流I 0通过续流二极管D 1流过。

谐振电感电流i Lr 为O ，谐振电容电压V Cr 也为O 。

在t 0时刻，Q 1开通，加在L r 上的电压为V in ，其电流从O 线性上升，因此,Q 1是零电流开通。

0()()Lt rinV i t t t L =- 而D1中的电流为：0()()D1inO rV i t I t t L =--在t 1时刻，i Lr 上升到I 0，此时i D1=O ，D1自然关断。

一种新型软开关PFC电路的分析与仿真0 引言电源发展到今天，经历了相控电源，线形电源，和开关电源的发展历程，并且现在更朝着小型化绿色化的方向发展。

相控电源体积大，重量重，有庞大的工频变压器和电抗器及电容，变压器电抗器铁损及铜损较大，有温升散热通风问题，其中和效率只在60%～80%左右，功率因数低，约为0.6～0.7，稳压、稳流精度差，小于2%，纹波系数大，小于2%，无备份或1+1 备份，故障或检修时必需停机处理，并且有些元件是无法更换的，由分立元件组成，难以控制，自动化程度低，在输入电源波动较大或严重不平衡时，无法输出稳定的直流电，庞大的工频变压器及电抗器发出的噪音较大，约有60dB。

由于相控电源的这么多的缺点，就迫切需要一种新型的电源来代替它，随着半导体器件的发展，也给开关电源的出现提供了契机。

开关电源体积小，重量轻，综合效率高，大于96%，功率因数高，大于0.92，稳压、稳流精度高，小于0.5%，纹波系数小，小于0.1%，模块积木式组合结构，实行N+1 配套，可以在运行中带电更换模块，维护方便，可靠性高，自动化程度高，具有智能设备的性能，有微机控制、远端接口，组成智能化电源系统，便于集中监控，实现无人值守，一般相控难于做到的，开关电源均能做到，对交流输入电源要求范围宽，在输入电源波动较大或严重不平衡时，仍能输出稳定的直流电，电源的噪音主要是风机发出的噪音，噪音小于50dB。

线形电源也由于其体积大，效率低少出电源，只在对效率要求不高的情况下运用于小功率电源中。

由于在相控整流电路中由于其基波电压和基波电流存在位移因数，在开关整流电路中只有当线路的峰值电压大于滤波电容两端的电压时，整流元件中才有电流流过，因此造成了功率因数低，形成了谐波电流。

谐波电流对电网又存。