摘要：提出了一种boost电路软开关实现方法，即同步整流加上电感电流反向。根据两个开关管实现软开关的条件不同，提出了强管和弱管的概念，给出了满足软开关条件的设计方法。一个24v输入，40v/2.5a输出，开关频率为200khz的同步boost变换器样机进一步验证了上述方法的正确性，其满载效率达到了96.9％

关键词：升压电路；软开关；同步整流

引言

轻小化是目前电源产品追求的目标。而提高开关频率可以减小电感、电容等元件的体积。但是，开关频率提高的瓶颈是器件的开关损耗，于是软开关技术就应运而生。一般，要实现比较理想的软开关效果，都需要有一个或一个以上的辅助开关为主开关创造软开关的条件，同时希望辅助开关本身也能实现软开关。

boost电路作为一种最基本的dc/dc拓扑而广泛应用于各种电源产品中。由于boost电路只包含一个开关，所以，要实现软开关往往要附加很多有源或无源的额外电路，增加了变换器的成本，降低了变换器的可靠性。

boost电路除了有一个开关管外还有一个二极管。在较低压输出的场合，本身就希望用一个mosfet来替换二极管（同步整流），从而获得比较高的效率。如果能利用这个同步开关作为主开关的辅助管，来创造软开关条件，同时本身又能实现软开关，那将是一个比较好的方案。

本文提出了一种boost电路实现软开关的方法。该方案适用于输出电压较低的场合。

1 工作原理

图1所示的是具有两个开关管的同步boost电路。其两个开关互补导通，中间有一定的死区防止共态导通，如图2所示。通常设计中电感上的电流为一个方向，如图2第5个波形所示。考虑到开关的结电容以及死区时间，一个周期可以分为5个阶段，各个阶段的等效电路如图3所示。下面简单描述了电感电流不改变方向的同步boost电路的工作原理。在这种设计下，s2可以实现软开关，但是s1只能工作在硬开关状态。

1）阶段1〔t0～t1〕该阶段，s1导通，l上承受输入电压，l上的电流线性增加。在t1时刻，s1关断，该阶段结束。

2）阶段2〔t1～t2〕s1关断后，电感电流对s1的结电容进行充电，使s2的结电容进行放电，s2的漏源电压可以近似认为线性下降，直到下降到零，该阶段结束。

3）阶段3〔t2～t3〕当s2的漏源电压下降到零之后，s2的寄生二极管就导通，将s2的漏源电压箝在零电压状态，也就是为s2的零电压导通创造了条件。

4）阶段4〔t3～t4〕s2的门极变为高电平，s2零电压开通。电感l上的电流又流过s2。l上承受输出电压和输入电压之差，电流线性减小，直到s2关断，该阶段结束。

5）阶段5〔t4～t5〕此时电感l上的电流方向仍然为正，所以该电流只能转移到s2的寄生二极管上，而无法对s1的结电容进行放电。因此，s1是工作在硬开关状态的。

接着s1导通，进入下一个周期。从以上的分析可以看到，s2实现了软开关，但是s1并没有实现软开关。其原因是s2关断后，电感上的电流方向是正的，无法使s1的结电容进行放电。但是，如果将l设计得足够小，让电感电流在s2关断时为负的，如图4所示，就可以对s1的结电容进行放电而实现s1的软开关了。

在这种情况下，一个周期可以分为6个阶段，各个阶段的等效电路如图5所示。其工作原理描述如下。

1）阶段1〔t0～t1〕该阶段，s1导通，l上承受输入电压，l上的电流正向线性增加，从负值变为正值。在t1时刻，s1关断，该阶段结束。

2）阶段2〔t1～t2〕s1关断后，电感电流为正，对s1的结电容进行充电，使s2的结电容放电，s2的漏源电压可以近似认为线性下降。直到s2的漏源电压下降到零，该阶段结束。

3）阶段3〔t2～t3〕当s2的漏源电压下降到零之后，s2的寄生二极管就导通，将s2的漏源电压箝在零电压状态，也就是为s2的零电压导通创造了条件。

4）阶段4〔t3～t4〕s2的门极变为高电平，