【導讀】高(gao)頻(pin)高(gao)效(xiao)是(shi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)及(ji)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)係(xi)統(tong)發(fa)展(zhan)的(de)趨(qu)勢(shi)
，高(gao)頻(pin)工(gong)作(zuo)導(dao)致(zhi)功(gong)率(lv)元(yuan)件(jian)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)增(zeng)加(jia)
，因(yin)此(ci)要(yao)使(shi)用(yong)軟(ruan)開(kai)關(guan)技(ji)術(shu)，保(bao)證(zheng)在(zai)高(gao)頻(pin)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)下(xia)，減(jian)小(xiao)功(gong)率(lv)元(yuan)件(jian)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)，提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)效(xiao)率(lv)。

高(gao)頻(pin)高(gao)效(xiao)是(shi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)及(ji)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)係(xi)統(tong)發(fa)展(zhan)的(de)趨(qu)勢(shi)，高(gao)頻(pin)工(gong)作(zuo)導(dao)致(zhi)功(gong)率(lv)元(yuan)件(jian)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)增(zeng)加(jia)，因(yin)此(ci)要(yao)使(shi)用(yong)軟(ruan)開(kai)關(guan)技(ji)術(shu)，保(bao)證(zheng)在(zai)高(gao)頻(pin)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)下(xia)
，減(jian)小(xiao)功(gong)率(lv)元(yuan)件(jian)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)
，提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)效(xiao)率(lv)。

功率MOSFET開關損耗有2個產生因素：

1）開關過程中，穿越線性區（放大區）時
，電流和電壓產生交疊
，形成開關損耗。其中
，米勒電容導致的米勒平台時間，在開關損耗中占主導作用。

圖1 功率MOSFET開通過程

2）功率MOSFET輸出電容COSS儲存能量在開通過程中放電，產生開關損耗

，高壓應用中，這部分損耗在開關損耗中占主導作用。

功率MOSFET零電壓開關ZVS是其最常用的軟開關方式
，ZVS包括零電壓的開通、零電壓的關斷
，下麵介紹這二個過程的實現方式。

1
、功率MOSFET零電壓的開通

功率MOSFET要想實現零電壓的開通，也就是其在開通前，D、S的電壓VDS必須為0，然後，柵極加上VGS驅動信號
，這樣就可以實現其零電壓的開通。在實際的應用中，通常方法就是利用其內部寄生的反並聯寄生二極管先導通續流
，將VDS電壓箝位到0，然後，柵極加VGS驅動信號

，從而實現其零電壓的開通。

圖2 功率MOSFET體二極管導通

功率MOSFET開通前，COSS電壓VDS為一定值，因此COSS電容儲存了能量。為了將VDS放電到0，而且不損耗能量
，就必須用一些外部元件，將COSS電容儲存的這部分能量，抽取並轉移到外部元件中。能夠儲存能量的元件有電容和電感
，因此，最直接的方法就是：通過外加電感L和COSS串聯或並聯
，形成諧振電路（環節），LC諧振
，COSS放電
、VDS諧振下降到0
，其儲存能量轉換到電感中。此時，電感電流不能突變
，要繼續維持其電流的方向和大小不變
，這樣，功率MOSFET反並聯寄生二極管導通續流。

圖3 LC諧振

功率MOSFET反並聯寄生二極管導通後，VDS電壓約為0，在其後任何時刻開通功率MOSFET，都是零電壓開通。因此，功率MOSFET零電壓開通邏輯順序是：

LC電路諧振-->COSS放電
、VDS電壓下降-->VDS電壓下降到0
、功率MOSFET體二極管導通箝位-->施加VGS驅動信號，MOSFET導通，電流從功率MOSFET體二極管轉移到其溝道-->電流從負向（S到D）過0後轉為正向（D到S）。

圖4 零電壓開通波形

2、功率MOSFET的零電壓關斷

從字麵上來理解，功率MOSFET零電壓關斷，應該就是VDS電壓為0時，去除柵極驅動信號

，從而將其關斷。事實上，功率MOSFET處於導通狀態，VDS電壓就幾乎為0
，因此，可以認定：功率MOSFET在關斷瞬間，本身就是一個自然的零電壓關斷的過程。

然而，功率MOSFET關斷過程中
，VDS電壓從0開始上升，ID電流從最大值開始下降，在這個過程中，形成VDS和ID電流的交疊區，產生關斷損耗。為了減小VDS和ID交疊區的損耗，最直接辦法就是增加VDS上升的時間，也就是在D、S並聯外加電容
，降低VDS上升的斜率，VDS和ID交疊區的麵積減小，從而降低關斷損耗
，如圖5所示。VDS2為外部D、S並聯電容的波形
，VDS2上升斜率小，和ID電流的交疊區的麵積也變小。

圖5 不同COSS電容的VDS波形

早期的全橋移相電路
、LLC電路以及非對稱半橋電路中，通常在上
、下橋臂的功率MOSFET的D、S都會外部並聯電容，就是這個原因。

功率MOSFET的D、S外部並聯電容，可以降低其關斷過程中VDS和ID交jiao疊die產chan生sheng的de關guan斷duan損sun耗hao，但dan是shi
，額e外wai的de外wai部bu電dian容rong

，需xu要yao的de更geng大da變bian壓ya器qi或huo電dian感gan電dian流liu，來lai抽chou取qu這zhe些xie電dian容rong儲chu存cun能neng量liang。這zhe樣yang
，在zai變bian壓ya器qi或huo電dian感gan繞rao組zu和he諧xie振zhen回hui路lu中zhong，產chan生sheng更geng大da直zhi流liu環huan流liu，回hui路lu導dao通tong電dian阻zu就jiu會hui產chan生sheng更geng大da的de直zhi流liu導dao通tong損sun耗hao；此外，外部並聯電容還會影響死區時間的大小，所以，要在二者之間做折衷和優化處理。

從上麵分析可以得知：功率MOSFET的ZVS零電壓軟開關工作，重點在於要如何實現其零電壓的開通，而不是零電壓的關斷。

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