随着人们对软开关变换理论的深入研究，直流变换器在高性能、高效率、高可靠性等方面已经取得了很大进展，但仍存在各种各样的缺陷。近年来出现的零转换变换器(包括零电压转换、零电流转换)综合了软开关变换以及PWM技术的优点，被称为目前最具发展和应用前景的变换器^[1],代表了软开关变换技术的最新发展方向^[2]但仍有不足之处：辅助开关是硬关断，损耗很大，因此有必要进行改进研究，以寻求改善辅助开关管关断条件的方法。本文就一种零电压转换(ZVT)Boost变换器的改进电路进行理论分析及实验。
1 ZVT-PWM变换器改进电路的工作原理
　　基本的ZVT-PWM Boost变换器主电路拓扑如图1(a)所示；改进的ZVT-PWM Boots变换器主电路拓扑如图1(b)所示，它在图1(a)的基础上增加了一个由辅助电容C_a和辅助二极管D_a构成的缓冲单元。

　　改进的ZVT-PWM Boost变换器的主要波形如图2所示，与基本的ZVT-PWM Boost变换器相比，工作模式基本相同，不同之处有两点，如图中的阴影部分所示。

　　下面结合图1(b)和图2分析ZVT-PWM Boost变换器的工作模式。
　　在一个开关周期内，变换器共有八种开关模态。为便于分析，假设升压电感L_f和滤波电容C_a足够大，在一个开关周期内，L_f电流基本保持不变，设为I_i；Co电压基本保持不变，设为V_o。各模态的分析如下：
　　模态1(t₀～t₁)：在t₀时刻之前，主开关管S和辅助开关管S₁均处于关断状态，升压二极管D₁导通。在t₀时刻，开通S₁，此时辅助电感电流iLr从0开始线性上升，而D₁中的电流开始线性下降，在t₁时刻，上升到升压电感电流I_i。D₁的电流减小到0，D₁自然关断。
　　模态2(t₀～t₁)：在此模态中，L_r开始与电容谐振，继续上升，而C_r的电压开始下降。当C_r的电压下降到0时，S的反并二极管Ds导通，将S的电压箝在零位。
　　模态3(t₂～t₃)：在此模态中，Ds导通，L_r电流通过Ds续流，此时开通S就是零电压开通。可见，S开通时刻应该滞后于S₁的开通时刻。
　　模态4(t₃～ta)：在t₃时刻关断S₁，给C_a充电，由于有C_a，S₁为零电流关断。在ta时刻，(ta)=V_o，D2导通，将箝在V_o。而对于基本的ZVT-PWM Boost电路，在t₃时刻关断 S₁，由于S₁在关断时其电流不为零，而且当它关断时，D2 导通，S₁上的电压立即上升到V_o，因此为硬关断。
　　模态5(ta～t₄)：在此模态中，加在L_r上的电压为-V_o，线性下降。在t₄时刻，下降到0。
　　模态6(t₄～t₅)：在此模态中，S导通，D₁关断。升压电感电流流过S，滤波电容给负载供电，其规律与不加辅助电路的Boost电路完全相同。
　　模态7(t₅～t₆)：在t₅时刻，S关断，升压电感电流给C_r充电，同时C_a放电，由于有C_r和C_a，S是零电压关断。在t₆时刻，vC_r上升到V_o，下降到0，D₁自然导通，D2自然关断。
　　模态8(t₆～t₇)：该模态与不加辅助电路的Boost电路一样，L_f和V_in给滤波电容和负载供电。在t₇时刻，S₁开通，开始另一个开关周期。
　　综上所述，通过加入辅助元件C_a和D_a，可使ZVT-PWM Boost变换器辅助开关为硬关断的缺点得到解决。
2 辅助电路元件选择
　　(1) C_a的选择
　　C_a作为缓冲电容，在选择C_a时，应考虑主开关S的关断情况，这是因为其额定电流要比辅助开关S₁大。为了减小S的关断损耗，应使C_a放电时速度不要太快，一般情况下，在最大负载时，从V_o下降到0的时间为(2～3)t_f (t_f为S的关断时间)。C_a可由下式来选择：
　　

　　(2) L_r的选择
　　辅助电路只是在主开关管开关时起作用，其工作时间一般可选择为开关周期T_S的1/10，即t₀₁＋t₁₂<T_S 10,亦即：
　　

3 仿真与实验结果
　　根据以上原理设计的试验电路参数为： L_f=300μH，L_r=12μH，C_a=1nF，开关频率fS为100kHz，占空比D取0.5。主开关S选用IRF250，辅助开关S₁选用IRFP460，D₁、D2选用MBR3045PT，D_a选用MUR1250。
　　采用miC_rosim pspice 8.0软件进行电路仿真，得到如图3所示的有关仿真波形。图3(a)的上、下方波形分别为主开关和辅助开关的驱动信号波形。可以清楚地看到，在主开关将要开通时先开通辅助开关，使电容C_r与电感L_r产生谐振，通过谐振，将C_r(与主开关相并联)上的电荷释放到零，从而为主开关的零电压开通创造了条件。而在主开关开通后，辅助电路立即停止工作，从而减小了辅助电路的损耗。图3(b)上、下方波形分别为辅助开关的栅源电压和漏源电压的波形，可见辅助开关为软开关。

　　图4是实验所得的主开关电压电流波形，上方为栅源电压波形，下方为漏极电流波形。从图可见，当栅源电压为零时，其漏极电流基本上下降至零，说明主开关是以软开关方式工作的。
　　图5是实验所得的辅助开关的电压和电流波形，上方为漏源电压波形，下方为漏极电流波形。从图可见，当漏极电流下降至零时，其漏源电压逐渐上升到最大值，说明了辅助开关是在零电流的状态下关断的。