广义软开关技术

　　由图３可知，无源无损或有源无损（Ａｃｔｉｖｅ　Ｌｏｓｓ－Ｌｅｓｓ）吸收电路的作用，使开关轨迹ｉｖˉｕｖ向坐标轴靠近，从而大大减少了开关损耗。可以认为是吸收电路“软化”了开关轨迹，或者“软化”了开关过程。利用这种原理如果能设计出一种吸收电路，使图３所示的开关轨迹ｉｖ－ｕｖ沿着坐标轴变化（或逼近坐标轴），则开关损耗很小或接近于零，有如零开关（ＺＶ／ＺＣＳ）转换器，如果使转换器实现零开关，则也是一种传统意义上的软开关技术。把用吸收电路使开关过程软化的技术，叫做广义软开关技术。

　　图１给出了硬开关、广义软开关、零开关三种开关过程，显示出开关器件电压ｕｖ和电流ｉｖ波形在不同开关过程中的交叠（Ｏｖｅｒ－ｌａｐ）情况。

　　（１）ＰＷＭ硬开关过程，由图１（ａ）可见，电压ｕｖ和电流ｉｖ在开关过程中的交叠部分多，这是硬开关过程中开关损耗的原因。

　　（２）零开关过程（Ｚｅｒｏ　Ｖｏｌｔａｇｅ／Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ），电压ｕｖ和电流ｉｖ没有交叠，开关损耗为零。电压下降到零后开通，电流才上升（即零电压开通ＺＣＳ，Ｚｅｒｏ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｓｗｉｔｃｈｌｎｇ），或电流下降到零后关断，电压才上升（即零电流关断ＺＣＢ，Ｚｅｒｏ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ），称为ＺＶ／ＺＣＳ软开关。

　　（３）广义称开关（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ　Ｓｏｆｔ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）过程，无源／有源“无损”吸收网络，具有“软化”开关过程，降低ｄｕ／ｄｔ／、ｄｉ／ｄｔ降低电流／电压变化斜率的功能，使开关管上的电压ｕｖ和电流ｉｖ在开关过程中交叠部分，大幅度降低了开关损耗，吸收网络本身的损耗非常小，可以称为“低损软开关”。

　　有源／无损吸收电路中，除了包含有Ｌ、Ｃ、Ｄ元件外，还包含有源器件——辅助开关管。在这种情况下，有源无损吸收电路与ＺＶ／ＺＣＳ软开关电路就不易严格区分了。实际上，某些ＺＶ／ＺＣ软开关技术，就是一种典型的有源无损吸收技术。

　　图２为一个ＰＷＭ　ＤＣ／ＤＣ双管正激式转换器采用有源无损吸收电路实现软开关的例子。吸收电路的组成部分为辅助开关管Ｖ３、吸收电感Ｌｖ，吸收电容Ｃ１，Ｃ２，以及二极管Ｄ１，Ｄ２。

　　其原理可以简述如下：设主开关管Ｖ１、Ｖ２（ＩＧＢＴ）及辅助开关管Ｖ３同时开通。回路中电感Ｌｖ限制了主开关管Ｖ１、Ｖ２开通电流的上升斜率，使开通损耗减小。令开关管Ｖ１先关断，变压器电流使电容Ｃ２充电，已知电容电压不能跃变，因而Ｖ１电压上升斜率受到限制，使其关断损耗减小。令Ｖ３先于Ｖ２关断，当Ｖ２关断时，变压器电流使Ｃ１充电，和Ｖ１关断的情况相同，关断损耗减小了。

　　变压器的磁场能和电感Ｌｖ的储能反馈回电源，开关管Ｖ３可以实现ＺＶ开通和关断，开关管Ｖ１和Ｖ２不是ＺＶ开通，也不是ＺＣ关断。但所用的有源无损吸收电路确实有效地软化了开关过程。

　　图３为图２电路的仿真结果，给出了主开关管的关断电压上升斜率与吸收电容值的关系，虚线表示关断损耗。可见软化后，吸收电容改变了关断电压上升斜率和关断损耗。吸收电容值越大，则关断电压上升斜率越小，关断损耗电越小。ＩＧＢＴ关断时，关断电流有明显的拖尾现象，如不采取软化措施，关断损耗将更大。

　　值得一提的是，吸收电路可以抑制电力电子系统中开关器件的浪涌电压或电流，使电路中的储能被有效利用或反馈到电源，从雨将器件电压钳位在某一范围内。根据这一钳位作用原理，⒛世纪８０年代初，有人提出了有源钳位转换器，也有的文献就从钳位功能的角度来分析软开关技术的发展。