无附加电路进行Boost电路软开关导通原理简析

Boost电路在电子设计过程中，常常会作为一种最基本的DC-DC拓扑结构而广泛应用于各种电源产品中。然而，由于基础的Boost电路构成中只包含有一个开关，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。本文将会介绍一种无需附加额外电路的软开关导通方法，帮助工程师全面降低成本，并提升整体可靠性。

在本次实验过程中，我们所采用的是具有两个开关管的同步Boost电路，在这一电路中拥有两个开关互补导通，中间有一定的死区防止共态导通。通常设计中电感上的电流为一个方向。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。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。

电路周期第一阶段：所谓的第一阶段也就是t0—t1阶段。在该阶段中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。

电路周期第二阶段：第二阶段指的是t1—t2阶段。在这一阶段中，当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。

电路周期第三阶段：电路运行周期的第三阶段指的是t2—t3阶段。在第三阶段中，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。

电路周期第四阶段：所谓的第四阶段指的是t3—t4阶段。在这一阶段内，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。

电路周期第五阶段：电路周期运行的第五阶段指的是t4—t5阶段内。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。

从上文的分析中可以看出，Boost电路在这种设计下S2可以实现软开关， 但是S1只能工作在硬开关状态。想要让S1也在软开关的情况下工作其实很容易，工程师只需要在该设计的基础上将L设计得足够小，让电感电流在S2关断时为负的，就可以对S1的结电容进行放电而实现S1的软开关了，无需附加额外电路进行软开关导通。