脈寬調(diào)制型變換器通過控制開關(guān)管的導(dǎo)通占空比來調(diào)節(jié)輸出電源功率，而諧振型變換 器以正弦形式處理功率開關(guān)管，使得開關(guān)管在零電流或者在零電壓的情況下實現(xiàn)導(dǎo)通和關(guān)閉，從而降低開關(guān)功耗，提高變換效率。在20世紀(jì) 70年代到80年代期間，20-50KHz的開關(guān)頻率是非常普遍的。到了90年代，隨著MOSFET的高電壓器件的出現(xiàn)，為了進(jìn)一步提高功率密 度，開關(guān)頻率提高到了幾百KHz乃至幾MHz，隨著頻率升高，開關(guān)損耗增加，加上變壓器存在的漏感，開關(guān)管存在的結(jié)電容，使得開關(guān)管承受感 性關(guān)斷、容性導(dǎo)通的惡劣條件。關(guān)斷時，由Ldi/dt感應(yīng)電勢產(chǎn)生電壓尖刺和噪聲，同時關(guān)斷時結(jié)電容儲存CV^2/2的能量；當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時， 電容上的能量損耗在器件內(nèi)部，造成嚴(yán)重的開關(guān)噪聲，并且通過開關(guān)密勒電容藕合到驅(qū)動電路，使得驅(qū)動電路產(chǎn)生噪聲和不穩(wěn)定的因素。為了改善晶體管的工作條件，提出零電流開關(guān)(zcs）和零電壓（Zvs）開關(guān)技術(shù)，并且引入諧振的概念。



零電流諧振開關(guān)

零電流諧振開關(guān)由開關(guān)Sl、電感Lr、電容Cr構(gòu)成，其中電感同開關(guān)串聯(lián)。如圖11.15:



按照開關(guān)中電流允許單向還是雙向流動，可以分為半波型和全波型，如圖11.16:



圖（b）中，采用了二極管使得電流可以雙向流動，所以是全波型的。

諧振開關(guān)的原理是：當(dāng)LC回路經(jīng)過開關(guān)管諧振，電流緩慢上升，在電流上升之前，晶體管經(jīng)過驅(qū)動進(jìn)入飽和區(qū)，由于LC的諧振作用，開關(guān)

中的電流將震蕩，使開關(guān)能夠自動換流。由于諧振開關(guān)沒有瞬態(tài)的大電壓和大電流同時流過，因此開關(guān)管的損耗是很低的，離開關(guān)管的安全工 作區(qū)（SOA）很遠(yuǎn)，保證了開關(guān)管可靠地工作。

零電壓諧振開關(guān)

將開關(guān)Sl同電容Cl并聯(lián)，就構(gòu)成了零電壓（ZVS）開關(guān)。原理框圖如圖11.17:



同樣，依據(jù)開關(guān)中電流的流向分為半波型和全波型。

諧振型開關(guān)技術(shù)解決了常規(guī)的PWM開關(guān)電路在開關(guān)切換時開關(guān)管損耗過大的問題。諧振型開關(guān)在零電流和零電壓時進(jìn)行切換，大大減小了切換

損耗。但是在提高工作效率方面也碰到了新的問題。諧振型開關(guān)轉(zhuǎn)換技術(shù)分為諧振、準(zhǔn)諧振、多諧振三種，這里不一一舉例，感興趣的讀者可以查看相關(guān)技術(shù)書籍。諧振型開關(guān)轉(zhuǎn)換技術(shù)特點是不需要增加額外功率開關(guān)管實現(xiàn)單管變換器開關(guān)管零電壓開關(guān)（ZVS）或零電流開關(guān)（ZCS）。這類變換器不同于脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)，有器件應(yīng)力高、循環(huán)能量大和變頻控制等缺點。

此外，由于諧振電源中傳輸?shù)氖钦也ǎ琍WM電路中傳輸?shù)氖欠讲ǎ也ò哪芰繘]有方波高。經(jīng)過諧振型開關(guān)電源減低了開關(guān)損耗，可

是傳遞的能量也下降了，所以整體轉(zhuǎn)換效率并不比PWM電路高多少。人們希望將兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)結(jié)合起來。首先利用脈寬調(diào)制提供方波電壓、電

流，對于同樣的電流，不僅提供更多的功率，同時開關(guān)管保持較低的導(dǎo)通損耗。其次，利用零電壓諧振技術(shù)，在開關(guān)管上的電壓達(dá)到零以后再 轉(zhuǎn)換。

然后再改變兩組方波之間的相移進(jìn)行控制，電路工作在恒定的開關(guān)頻率上，這種相移零電壓技術(shù)，采用全橋變換器很容易實現(xiàn)。全橋變換的好 處是利用4個晶體管可以方便地實現(xiàn)ZVT或ZCT，同時可輸出大的功率，這是多管隔離型直流變換器得到廣泛應(yīng)用的原因。