双向Buck-Boost变换器软开关实现-KIA MOS管
在对双向Buck-Boost电路进行理论分析时，我们都会假设L和C这两类无源器件的值很大。电感L很大就意味着低压侧的电感电流纹波很小，电容C很大就意味着低压侧和高压侧的电压纹波很小。
图4 Boost升压模式下，大电感量条件下的关键波形
我们以图2中双向Buck-Boost电路的升压模式为例，绘制图4的关键波形图。可以看到：
[t0-t1]：S1要关断，S2暂未开通，处于死区阶段。在S1关断前，流过S1的电流就是电感电流，在关断期间S1的电流下降，S1的电压应力上升，两者产生交叠，使S1产生较大的关断损耗。S1关断后其电压应力为Uhigh。注意在死区内，电感电流通过S2的体二极管续流，S2的体二极管是导通的。
[t1-t2]：S1已经关断，S2开通。由于先前S2的体二极管是导通的，因此S2两端的端电压为0。这时开通S2相当于把电流从S2的体二极管转移到S2上，开通过程中电流增大但端电压为0，S2为零电压开通。
[t2-t3]：S2要关断，S1暂未开通。这时关断S2相当于把电流从S2转移到S2的体二极管上。关断过程中电流减小但端电压为0，S2为零电压关断。注意在死区内，电感电流通过S2的体二极管续流，S2的体二极管是导通的。
[t3-t4]：S2已经关断，S2的二极管续流，S1开通。在S1开通前，其电压应力为Uhigh，S1开通时电压应力逐渐下降，流过S1的电流逐渐上升为电感电流，两者产生交叠，使S1产生较大的开通损耗。
从以上分析可以看到，S2工作在软开关状态，但开关管S1始终工作在硬开关状态。究其原因，S1在开通或关断过程中，其体二极管不存在续流过程，其电压应力必然存在过渡过程，流过S1的电流是电感电流且又始终为正，这就使得S1工作在硬开关状态。
那怎样使S1也工作在软开关状态呢？答案是减小电感量，使电感电流过零。
让我们来看电感电流过零之后，关键波形会发生什么变化，如图5所示。
图5 Boost升压模式下，小电感量条件下的关键波形
[t0-t1]：S1要关断，S2暂未开通，处于死区阶段。在S1关断前，流过S1的电流就是电感电流，在关断期间S1的电流下降，S1的电压应力上升，两者产生交叠，使S1产生关断损耗。S1关断后其电压应力为Uhigh。在死区内，电感电流通过S2的体二极管续流。
[t1-t2]：S1已经关断，S2开通。由于先前S2的体二极管是导通的，因此S2两端的端电压为0。这时开通S2相当于把电流从S2的体二极管转移到S2上，开通过程中电流增大但端电压为0，S2为零电压开通。
[t2-t3]：S2要关断，S1暂未开通。这时关断S2相当于把电流从S2转移到S2的体二极管上。关断过程中电流减小但端电压为0，S2为零电压关断。在死区内，电感电流通过S2的体二极管续流。
[t3-t4]：S2已经关断，S2的二极管续流，S1开通。在S1开通前，其电压应力为Uhigh，S1开通时电压应力逐渐下降，但流过S1的电流此时为负电流，两者并未产生交叠，使S1零电压开通。
通过上述分析可知，相较于大电感时S1的开通和关断皆为硬开关，减小电感量使电感电流过零后，S1实现了开通时的软开关。
双向Buck-Boost变换器工作在Buck模式时，S1和S2工作在软开关条件的推理方法与Boost模式基本是一样的，唯一的区别就是Buck模式下S1和S2的强管和弱管地位互换。
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