前言：
什么是ZVS？ZVS，即Zero Voltage Switching的首字母缩写，代表一种技术。ZVS有什么用？PWM开关电源按硬开关模式工作(开/关过程中电压下降/上升和电流上升/下降波形有交叠)，因而开关损耗大。高频化虽可以缩小体积重量，但开关损耗却更大了。为此，必须研究开关电压/电流波形不交叠的技术，即所谓零电压开关(ZVS)，或称软开关技术。<strike></strike>
经典经典自激式ZVS电路的分析：
这个电路创立者不知何许人也，然而它简单又实用的形象以深入人心。在需要高频正弦波且对大功率和相应效率没有太高要求，也不需要闭环控制调节电压或者实现保护等等高级要求时，它毫无疑问最为适合。但是，这个电路尚有缺陷。
分析电路不难发现，传统的ZVS自激电路是依靠电阻上拉实现MOSFET开启和另一侧MOSFET下拉及谐振环路反电势共同作用实现关断的。上拉电阻和栅极电容在阶跃电压激励下栅极电压变化为指数过程，MOSFET的开启速度比较慢，线性区时间长，开启损耗较大；关断时首先环路反电势通过二极管缓慢下拉栅极电位，同时另一侧MOSFET在上拉电阻和反电势作用下实现开启，两者一同作用于该侧MOSFET使其关断。由于关断动作首先由环路反电势发起，而反电势的变化为正弦函数，变化慢，如果负载比较重，反电势会变小使得另一侧/MOSFET开启变慢，本侧关断速度也变慢，而且由于另一侧DS电流变大压降也变大，本侧下拉电平不为0关断不彻底，导致更大关断损耗。
改进型自激式ZVS电路设想：
在改进型电路中，使用栅极驱动器或者双极性射极输出器来驱动MOSFET，保证足够陡峭的上升下降沿。使用附加绕组反馈，避免直接接触谐振环路以免被其中的直流分量干扰。比较器的加入使得零点跟踪更准确。使用启动电路，使得电路0+时刻状态唯一确定，避免使用原件参数差异导致的竞争来确立电路初始状态。通过以上改进，在大功率下，即使反馈信号变弱，比较器也依然可以凭借极高的开环增益准确捕捉波形的零点，并在合适时刻控制栅极驱动电路使得MOSFET可靠的进行开关动作，大大提高了重负载下的效率。用MUltisim14对设计的电路进行仿真得到以下结果：
可以看出，该电路零点跟踪能力较强，在谐振环路电压过零时，比较器立刻翻转，改变MOSFET状态。由于反馈信号和比较驱动电路的固有延迟所致，稍有误差。但基本实现了ZVS的工作状态。
改进型ZVS电路实现PWM的设想：
由电磁炉的同步振荡电路得到启示，尝试将PWM实现核心电路加入其中，得到了如下电路。其中，使用电流源对电容进行充电，当零点比较器输出低电平时，电容通过电流源充电，脉宽比较器的反向输入端呈现一固定斜率的上升电压，当该电压小于其正相输入的电压时，脉宽比较器输出高电平，MOSFET导通，当该电压大于其正向输入电压时，比较器输出低电平，MOSFET截至。通过改变正向输入电压即可改变MOSFET的导通时间，即实现了PWM调制。MOSFET的最大导通时间还受零点比较器的限制，使其不会超过1/2环路谐振周期。在零点比较器的一端还设有低阻复位电路，当零点比较器输出高电平时，电容快速放电，为下一次线性锯齿波发生做准备。PWM的加入也带来了额外的好处，当电路意外停振时，MOSFET的最大导通时间会受到PWM发生部分的限制，使其不会一直导通下去，由此保护了MOSFET。该电路的仿真如下：
可以看出，在保持了ZVS的工作条件下，实现了PWM调制。
结论：
对经典自激式ZVS电路的改进完善后，使得该电路具有了更大价值。由于可以非常容易地进行线性功率调制，所以可以使其驱动高压包并在PWM比较器正向输入端送入音频信号以实现等离子扬声器；或是加入整流电路，基准，电压采样及放大电路，可以构成开关电源，等等。在此希望各位不要重复造轮子，在对经典电路的多次实践中不妨提出新认识，并尝试将其放入新的实践中检验，以获得发展。
引用0x00000000发表于1楼的内容改进型ZVS电路实现PWM的设想： 由电磁炉的同步振荡电路得到启示，尝试将PWM实现核心...
PWM的时候也没实现ZVS啊……
PWM的时候也没实现ZVS啊……
只能说一半实现的ZVS，或者说软开硬关，所以需要足够的关断速度来抵御关断损耗。毕竟调脉宽和ZVS在这里是矛盾的，一个要求随时关断，另一个要求合适时间点关断。不过这在电磁炉中也一样。不过只要把脉宽设置为50%，MOSFET的动作就完全由零点比较控制了，这样就是完全ZVS了。
这看起来就是软开硬关移相半桥的一半，是普通的PWM调功。
如果用单管实现，就是半个周期发热，适合把硬开关能量损耗在关断尖峰上。
如果用全桥实现，这就是移相半桥，其中一个桥臂软开关，另一个硬开关，当然有比较有意思的做法是交替开关。
这是其单端形式，就是电磁炉电路，简单些，一般带高压包半波整流够了吧：
对了，单端应用时，由于负载不连续，所以扼流电感能量直接释放产生高频振荡，并引发极高的尖峰。
仿真中发现对扼流电感使用磁复位电路回授能量到电源，还是没有办法解决这个问题。除非在MOSFET的DS处并联RC吸收电路，才可立竿见影地解决这个问题。不过随后又发现吸收电路功耗比较大。
所以有什么办法吗。
可以考虑用CD4046来锁相，实现驱动和谐振的相位锁定。类似感应加热电源的控制方式。至于调功，有多种方式，一种是直接改变频率和相位来实现调功，但这时候的MOS关断的ZVS条件就不是那么美好了，当然，可以用MOS外并电容的方式来缓冲实现ZVS。
还有一种方式就是二级变换，后级完全锁定在最完美的ZVS波形上。前级加一个buck电路调电压来实现调功。
先说结论：
爱好者群体所谓ZVS前身是royer变换器，以BJT为核心半导体元件，优点就是结构简单。实际上应该归类为正弦波功率振荡器；还有一种非正弦波功率振荡器，利用磁饱和来翻转的；
ZVS电路最大的问题是启动瞬间电压应力非常大，这个应力要高于3倍。（一般达到6到10倍）；起振失败意味着大电流烧毁；
综上所述，ZVS定位就是一个简单的方案；llC已经是成熟架构，如果不是为了追求简单没必要继续优化ZVS；
另外，ZVS架构相对LLC唯一优势就是频率上限更高，可以稳定工作在5M及其以上，但是可靠性依然是问题。而且现在GaN器件越来越便宜，未来不借助ZVS这类架构实现这么高频率也完全可行而且可控性更强。
进士 学者 机友 笔友
| 时段 | 个数 |
|---|---|
| {{f.startingTime}}点 - {{f.endTime}}点 | {{f.fileCount}} |
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。