2024年3月24日发(作者：弘怀思)
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。
3、当MOS关断时，虽然有结电容作为缓冲，但因为结电容太小，关断的过程电压与
电流有较多的重叠，也产生一定的关断损耗。
下面我们来仿真一下最基本的BOOST电路。因为BOOST电路的输入端是个大电感，
在稳态工作时，电流基本不变，所以，在稳态时可以用电流源来代替。而输出因为是大的
滤波电容，稳态时，电容电压基本不变，故而在稳态时可以用电压源来代替输出电容。所
以，我们可以在saber的环境下，得到这个电路：
2024年3月24日发(作者：弘怀思)
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。
3、当MOS关断时，虽然有结电容作为缓冲，但因为结电容太小，关断的过程电压与
电流有较多的重叠，也产生一定的关断损耗。
下面我们来仿真一下最基本的BOOST电路。因为BOOST电路的输入端是个大电感，
在稳态工作时，电流基本不变，所以，在稳态时可以用电流源来代替。而输出因为是大的
滤波电容，稳态时，电容电压基本不变，故而在稳态时可以用电压源来代替输出电容。所
以，我们可以在saber的环境下，得到这个电路：