CN112130049B - 功率开关器件的软开关检测电路和开关损耗动态优化方法 - Google Patents

功率开关器件的软开关检测电路和开关损耗动态优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及功率开关器件的软开关检测电路和开关损耗动态优化方法，属于电力电子变换器控制领域。本发明包括一种以基本元器件构成的功率开关器件软开关检测电路以及功率开关器件的开关损耗动态优化方法。本发明所提出的软开关检测电路可用于检测低开关频率和高开关频率功率开关器件的开关状态。同时，该电路既可以用作软开关检测，又可实现关断损耗检测。本发明可使基于功率开关器件的变换器自动寻找到不同负载下的最佳开关状态，使其在宽负载范围内既保证功率开关器件的软开关状态，又使得关断损耗最小，同时本发明只需一套检测电路，提高了变换器的功率密度，减少了数字信号处理器的模数转换通道数。

Description

功率开关器件的软开关检测电路和开关损耗动态优化方法
技术领域
本发明属于电力电子变换器控制领域，具体涉及功率开关器件的软开关检测电路和开关损耗动态优化方法，该电路在低开关频率及高开关频率条件下均可实现软开关状态检测与开关损耗动态优化。
背景技术
众所周知，功率开关器件是电力电子变换器的核心组成部分，增加变换器中功率开关器件(如金属氧化物半导体场效应晶体管)的开关频率，可减小电力电子变换器的输出电容和电感，从而提高电力电子变换器的功率密度。然而，随着开关频率的增加，功率器件的开关损耗会大幅上升，因此，要确保功率器件工作于零电压开关(zero voltageswitching，ZVS)的软开关状态，从而降低开关损耗。已有的研究表明，电力电子变换器的ZVS可借助额外的谐振电路实现，然而这种方法的缺点在于谐振元件的选取比较复杂，且谐振元件的使用增加了变换器中的无功功率。近年来，有学者提出，电力电子变换器的临界电流模式是实现ZVS最直接有效的方法，然而，这种借助临界电流模式实现ZVS的方法依赖于元件参数的精确计算，一旦元件参数出现偏差，ZVS也将丢失。此外，利用临界电流模式实现ZVS时，功率开关器件的开通损耗可以被大幅降低，但其关断损耗仍然很大。
发明内容
本发明提出了功率开关器件的软开关检测电路和开关损耗动态优化方法。根据软开关情况，功率开关器件可分为以下三种状态：第一种状态是ZVS丢失，处于硬开关状态；第二种状态是实现了ZVS但关断损耗不满足要求；第三种状态是既实现了ZVS又使得关断损耗最小。本发明提出的电路通过将功率器件的开通电压斜率或关断电流反应到检测电路的保持电容上，微控制器采样检测电路中保持电容上的电压值，然后判断功率开关器件所处的工作情况，若处于第一或第二种状态，则微控制器自动调整开关状态来使得整个电路过渡到第三种状态。开关状态的调整包括调节开关频率、调节死区时间、调节移相角和调节占空比的方式。提出的开关损耗动态优化方法使功率开关器件工作于临界电流模式，只需用一套硬件检测电路，检测电路所需的元件少，提高了电路的功率密度，同时减少了微控制器所需的模数转换的通道数。
本发明的技术方案是：功率开关器件的软开关检测电路，以基本元器件构成检测电路，如图1所示，其连接关系如下：半桥包括上管功率开关器件S1和下管功率开关器件S2，S1和S2串联且串联连接点为半桥中点，半桥中点连接测量电容Cdet的输入端，测量电容Cdet的输出端分为两路连接，其中一路接测量电阻Rdet的输入端，另外一路接二极管D1，二极管D1与电阻R1相连，测量电阻Rdet的输出端接地；电阻R2一端接电阻R1，另一端接地；电阻R2与保持电容Csp、复位开关M并联；保持电容Csp两端的电压为usp，电压usp输入到模数转换器。
所述的功率开关器件的软开关检测电路，所述的电压usp按图2和如下接法接入到模数转换器：保持电容Csp的两端接差分隔离放大器的输入端，差分隔离放大器对输入的电压usp信号放大后从差分隔离放大器的输出端输出，两路差分输出信号分别连接限流电阻R3和R4的输入端，限流电阻R3和R4的输出端再分别接模数转换器的两个输入口ADCIN1和ADCIN2，其中差分隔离放大器的输出侧和模数转换器共地。
所述的功率开关器件的软开关检测电路，所述的电压usp通按图3和如下接法接入到模数转换器：保持电容Csp一端连接限流电阻R3后直接输入到控制器的模数转换器的输入口ADCIN1，另一端与模数转换器共地。
功率开关器件的开关损耗动态优化方法，通过所述的软开关检测电路检测功率开关器件的ZVS状态和关断损耗并调整开关状态，包含如下步骤：
(1)检测ZVS状态，当半桥中上管功率开关器件S1导通，通过检测保持电容Csp的电压usp即可得到半桥中上管功率开关器件S1开通过程中的电压斜率大小；检测到电压usp小于等于usp_ref_on时，则进入步骤(3)，检测到电压usp大于usp_ref_on时，则进入步骤(2)；所述usp_ref_on为0～3V之间的一个电压参考值，其值大小与所采用的功率开关器件和电路参数相关；
(2)则调整开关状态后返回步骤(1)进行ZVS状态检测，开关状态的调整包括调节开关频率、调节死区时间、调节移相角和调节占空比的方式；
(3)检测关断损耗，在半桥中下管功率开关器件S2刚关断、上管功率开关器件S1尚未导通的死区时间内，通过检测保持电容Csp的电压usp即可获得S2关断电流大小的信息；
(4)判断关断损耗，若关断电流所对应的usp电压小于等于usp_ref_off时则结束优化；若关断电流所对应的usp电压大于usp_ref_off，则调整开关状态后返回步骤(1)；所述usp_ref_off为0～3V之间的一个电压参考值，其值大小与所采用的功率开关器件和电路参数相关。
所述电压usp可通过向复位开关M施加复位信号，释放保持电容Csp中存储的电荷，使得电压usp恢复为初始电压0。
所述的软开关检测电路的原理是，当检测ZVS时，在半桥中上管功率开关器件S1开通时，其漏极到源极之间的电压变化率会产生流经测量电容Cdet的电流，该电流流经二极管D1、限流电阻R1向保持电容Csp充电。S1开通过程中的电压斜率的大小与保持电容Csp上保持的电压usp的大小成正比，通过检测保持电容Csp的电压usp即可得到S1开通过程中的电压斜率大小。根据保持电容Csp的电压usp即可判断功率开关器件S1是否实现了ZVS。显然，ZVS状态丢失时，S1开通过程中会出现电压的跳变，产生的电压斜率大，对应的电压usp大。反之，若S1实现了ZVS，则S1开通过程中不会出现电压的跳变，产生的电压斜率小，对应的电压usp小。
所述的软开关检测在低频情况时，采用阈值比较法，电压usp的复位通过控制复位开关M来完成，此时，设计可调电阻R2的阻值，使得保持电容Csp的放电时间常数R2·Csp远大于功率开关器件的开关周期时间。当检测ZVS状态时，在驱动功率开关器件S1之前先向复位开关M施加复位信号，以确保电压usp被复位为初始电压0，设定开通参考电压值usp_ref_on，usp_ref_on为0～3V之间的一个电压参考值，其值大小与所采用的功率开关器件和电路参数相关。当S1开通时，其电压斜率即可被反应在保持电容Csp的电压usp上，此时保持电容Csp的电压被记为usp_on。如果功率开关器件S1处于ZVS状态，则它开通过程中的电压斜率小，电压斜率产生流经测量电容Cdet的电流很小，保持电容Csp被充的电荷量少，其电压usp_on小于等于usp_ref_on。反之，若保持电容Csp上的电压usp_on大于usp_ref_on时，则表明S1的ZVS状态丢失。
所述的软开关检测在高频情况下，采用扫描比较法，此时复位开关M始终处于关断状态。扫描比较法的实现如图4所示，首先设定开关频率ki的扫描范围kmin＜ki＜kmax，确定总的扫描次数n的值，然后给定初始开关频率k0，步进值b，计数值i＝0，计算当前开关频率ki＝b*i+k0，判断i是否大于n,如若否，则记录下ki和对应的检测值uspi,对i值进行加1，直到i＞n，最后筛选出最小的uspi，并确定与之对应的开关频率ki。在开关频率ki条件下，根据保持电容Csp的电压，判断功率开关器件S1的ZVS状态。如果保持电容Csp上的电压usp_on小于等于usp_ref_on，则表明S1处于ZVS状态；反之，若保持电容Csp上的电压usp_on大于usp_ref_on，则表明S1的ZVS状态丢失。
所述的关断损耗的检测原理是，当检测关断损耗时，在半桥中下管功率开关器件S2刚关断、上管功率开关器件S1即将开通的死区时间内，因电路中电感电流不能突变，功率开关器件S2的关断电流经测量电容Cdet、二极管D1、限流电阻R1向保持电容Csp充电，即可根据保持电容Csp的电压usp来判断功率开关器件S2的关断电流的大小。
所述的关断损耗检测与优化的原理是，当ZVS状态实现以后，检测S2的关断电流的大小。关断电流向保持电容Csp充电，同样地，充电电流大小与保持电容Csp的电压usp成正比，此时保持电容Csp的电压被记为usp_off，这个电压被保持一段时间以便数模转换器采样其值，保持时间从S2关断开始，在S1关断前结束。然后微控制器向复位开关M施加复位信号，使得检测电路每周期复位一次。由于是S1先实现ZVS，然后才进行关断损耗的优化，所以在S1的开通过程中，保持电容Csp几乎不会被充电，所以S1的开通过程不会有电压叠加在电压usp_off上，电压usp_off仅反应S2的关断电流的大小。
所述的电压usp_off可作为关断损耗大小的判断依据，其原因在于，在相同关断电压条件下，功率开关器件的关断电流的大小与关断损耗成正比，而S2的关断电流越大，保持电容Csp中存储的电荷越多，采样得到的电压usp_off越高。关断电流过大会导致关断损耗大，从而降低变换器的效率，故在保证ZVS状态的同时，再调整开关状态，以获得最优的关断电流。根据关断损耗要求，确定一个电压usp_ref_off，usp_ref_off为0～3V之间的一个电压参考值，其值大小与所采用的功率开关器件和电路参数相关，当采样电压usp_off小于usp_ref_off时，关断电流较小但可保证ZVS状态，关断损耗达到最小值。
所述的开关损耗动态优化方法，低频情况下通过控制电压usp被复位的时间，从而决定检测电路当前是检测功率器件的ZVS状态还是检测关断电流的大小；高频情况下先检测功率器件的ZVS状态再检测关断电流的大小。因此，只需要一个电路就可以实现对功率器件ZVS状态的检测和开关损耗的动态优化。因金属氧化物半导体场效应晶体管的开通损耗远大于关断损耗，因此开关损耗的优化按照先实现ZVS再进行关断损耗优化的原则进行。基本的优化方法如图5所示，先检测功率开关器件的ZVS状态，若ZVS状态尚未实现，则调整开关状态，再进行ZVS状态检测，直到ZVS状态实现。ZVS状态实现以后，再检测关断损耗，若关断损耗不满足要求，则进一步调整开关状态，但开关状态的调整可能会导致ZVS状态再次丢失，因此调整开关状态后需要先进行ZVS检测，若仍然处于ZVS状态，则检测并判断开关状态调整后的关断损耗是否满足要求。
本发明的有益效果是：本发明所提出的软开关检测电路既可以适用于检测低开关频率功率开关器件的开关状态，又可以适用于检测高开关频率功率开关器件的开关状态。同时，该电路既可以用作ZVS检测，又可实现关断电流大小的检测，即关断损耗检测。本发明可使基于功率开关器件的变换器自动寻找到不同负载下的最佳开关状态，使其在宽负载范围内既保证功率开关器件的ZVS，又使得关断损耗最小。本发明的优点在于只需一个检测电路即可实现软开关检测和开关损耗的动态优化，提高了变换器的功率密度，同时减少了数字信号处理器的模数转换通道数。
附图说明
图1是本发明提出的功率开关器件的软开关检测电路。
图2是软开关检测电路输出电压usp与模数转换器的接法一。
图3是软开关检测电路输出电压usp与模数转换器的接法二。
图4是高频情况下扫描比较软开关检测方法框图。
图5是开关损耗动态优化方法框图。
图6是应用于同步buck变换器的具体实施例电路图。
图7是采用阈值比较法的软开关检测及开关损耗动态优化过程示意图。
图8是采用本发明提出的检测电路及开关损耗动态优化方法与固定开关频率两种情况下的效率对比。
图9是采用本发明提出的检测电路及开关损耗动态优化方法在高频情况下的具体实施例电路图。
图10是全桥逆变器连接谐振网络时检测功率开关器件ZVS状态的具体波形图。
图11是采用扫描法的软开关检测及开关损耗动态优化过程示意图。
具体实施方式
实施例1：一种功率开关器件软开关检测电路在同步buck变换器中的应用实施例如图6所示，为本发明提出的检测电路在低频情况下的应用。图6所示的应用实施例中包括直流电压源，半桥中的上管功率开关器件S1，半桥中的下管功率开关器件S2，软开关检测电路，输出滤波电感(L1)，输出滤波电容C1，输出负载，数模转换器。软开关检测电路由测量电容Cdet、保持电容Csp、电阻Rdet、R1、R2、二极管D1和复位开关M组成，复位开关M采用金属氧化物半导体场效应晶体管，半桥中点连接测量电容Cdet的输入端，测量电容Cdet的输出端分为两路连接，其中一路接测量电阻Rdet的输入端，Rdet的输出端接地；另外一路接二极管D1，然后D1与电阻R1相连；电阻R2一端接电阻R1，另一端接地；电阻R2与保持电容Csp、复位开关M并联，其。保持电容Csp两端的电压为usp。保持电容Csp一端连接限流电阻R3后直接输入到控制器的模数转换器的输入口ADCIN1，另一端与模数转换器共地。
复位开关M与保持电容Csp并联，当向复位开关M施加复位信号时，保持电容Csp中存储的电荷被放电，电压恢复为初始电压0。保持电容Csp的电压usp既可反应功率器件开通时的电压斜率，又可反应功率器件关断时的负向电感电流大小。施加复位信号的时机决定了检测电路是检测ZVS状态还是检测关断损耗。因此只需要一个电路就可以实现ZVS状态检测和开关损耗的动态优化。
采用输入电压为100V，输出电压为50V、最大输出功率为70W的同步buck变换器验证本发明提出的简化检测电路和开关损耗动态优化方法的有效性。采用两个金属氧化物半导体场效应晶体管BSC12DN20NS3G作为同步降压开关的主开关S1和S2，并由数字信号处理微控制器TMS32F28027互补驱动，开关频率fs的可调范围为150～260kHz。Buck电感L1为50uH，电容器C1为44uF/50V。考虑到微控制器的最大容许电压和采样精度，选取ZVS检测电路的保持电容CSP为47pF，Cm为10pF，电阻Rm为120Ω，电阻R1为0，电阻R2为无穷大，复位开关M选择金属氧化物半导体场效应晶体管DMN63D8LW。
一种功率开关器件的软开关检测和损耗动态优化方法的应用实施例如图7所示，因金属氧化物半导体场效应晶体管的开通损耗远大于关断损耗，故应该先保证ZVS状态。在0-T1，进行ZVS检测，在S1开通之前施加复位信号，以使得稍后的S1开通过程中的电压斜率反应在保持电容Csp上，此时保持电容Csp的电压为usp_on，当电容电压usp_on<＝usp_ref_on时，表明功率开关器件S1实现了ZVS软开关。考虑到电路中会存在一定的干扰，故设置usp_ref_on＝10mV，则采样电压usp_on<＝usp_ref_on时，表明ZVS软开关状态已实现，触发关断损耗优化程序。反之，若ZVS状态丢失，则控制器降低开关频率，直到检测到ZVS软开关状态实现。由图7所示，0-T1内采样的电压usp_on>usp_ref_on,微控制器降低开关频率，然后在第二个周期T1-T2内重新检测ZVS状态。第二个周期T1-T2内，usp_on<usp_ref_on，则表明零电压开通状态已实现，接下来进行关断损耗的检测及优化。通过电路计算和仿真确定关断电压的参考值usp_ref_off＝1.2V，第三个周期T2-T3内，检测关断损耗情况，此时保持电容Csp的电压为usp_off，可见usp_off>usp_ref_off，则关断损耗需要被进一步优化。微控制器增加开关频率，减小负向电感电流。但频率的增加有可能会导致ZVS丢失，因此在第四个周期T3-T4内，重新检测是否仍然处于ZVS状态。由图7可看出电路仍处于ZVS状态，则在第五个周期检测频率的调整是否降低了关断损耗。在第五个周期T4-T5内，可见usp_off<usp_ref_off，则说明此时既实现了ZVS，又使得关断损耗最小。
采用了本发明提出的检测电路及开关损耗动态优化方法与固定开关频率两种情况下的效率对比如图8所示。将应用本发明所提出的电路和方法自动调整开关频率以适应不同的负载的实验定义为第一种情况。将开关频率固定在200kHz的实验定义为第二种情况。可以看出，当输出功率为50W时，这两种情况的效率大致相等，因为对于输出功率50W，200kHz是最佳的开关频率。当输出功率小于50W时，固定开关频率的情况下，buck变换器始终保持ZVS运行状态，但负向电感电流(即S2关断电流)较大，电路循环功率较大，关断损耗高，导致效率低。而采用本发明提出的电路及方法时，buck变换器可以根据检测电路的反馈结果动态调整开关频率，以适应当前的负载条件，既保证了ZVS，又使关断损耗最小。在输出功率小于50W的范围内，效率的提升显示了本发明对关断损耗的优化效果，且输出功率越低，效率提升越大。当输出功率大于55W时，第二种情况下buck变换器的效率下降，是因为开关频率逐渐偏离最佳点，随着输出功率的增加，其ZVS可能丢失。由图8可看出，在峰值输出功率下，本发明提出的软开关检测电路及开关损耗动态优化方法使得buck变换器的效率提高了近1％。
实施例2：一种功率开关器件软开关检测电路在全桥变换器中的应用实施例如图9所示，为本发明提出的检测电路在高频情况的应用。图9所示的应用实施例中包括直流电压源，功率开关器件D1，D2，D3和D4，谐振网络，数模转换器，差分隔离放大器，软开关检测电路。需要检测的是全桥逆变器中功率开关器件的软开关状态，全桥逆变器的桥臂a点和b点接的谐振网络为感性谐振网络，检测电路采用接法一。全桥逆变器的桥臂中点b连接软开关检测电路的测量电容Cdet的输入端，测量电容Cdet的输出端分两路连接，其中一路接测量电阻Rdet的输入端，Rdet的输电端接到地；另外一路接二极管D1的阳极。D1的阴极与电阻R1相连；电阻R2一端接电阻R1，另一端接地；电阻R2与保持电容Csp、复位开关M并联。保持电容Csp两端的电压为usp。保持电容Csp的两端接差分隔离放大器的输入端，差分隔离放大器对输入usp信号放大后从差分隔离放大器的输出端输出，两路差分输出信号分别连接限流电阻R3和R4的输入端，限流电阻R3和R4的输出端再分别接模数转换器的两个输入口ADCIN1和ADCIN2，其中差分隔离放大器的输出侧和模数转换器共地。
检测全桥逆变器连接谐振网络时功率开关器件是否实现软开关的具体波形如图10所示。在整个电路启动后，检测电路就开始工作。在t0时刻以前，S4是导通的，uM电压为零，且
Figure GDA0003104362280000081
所以电容电压usp是逐渐衰减到零的，因为电阻R2和保持电容Csp的时间常数较大，所以电容电压usp衰减得比较缓慢。在t0时刻，S1的驱动信号Vgs1关闭，由于感性网络是呈感性的，因此有续流电流iab，S1的关断电流为正，S2的驱动信号Vgs2未开启，进入死区时间TD(t0至t1)，此时续流电流流经S2的体二极管，将S2结电容Coss1上的电压放掉。同时续流电流给S1管的结电容Coss2充电，产生
Figure GDA0003104362280000082
此时交流电流经保持电容Csp，在Rdet产生电压um，um减去二极管D1的压降uD1后就是在电容上产生电压usp。在t0至t1之间，续流电流iab给功率开关器件S4的结电容充电，因此电压uM逐渐上升，直到t1时刻完全上升为UDC，期间产生
Figure GDA0003104362280000083
此时保持电容Csp上产生电压usp，在
Figure GDA0003104362280000084
最大的时候，usp也最大，随后usp逐渐衰减。在t1至t4之间，
Figure GDA0003104362280000085
的正向变化率低于零(负值不会在电容C1上产生电压)，因此usp也是继续衰减。在t4至t5之间，由于软开关丢失，
Figure GDA0003104362280000086
为正值，但是其在测量电容Cdet产生的电压没有超过usp的衰减电压，因此usp也是继续衰减。在t5时刻，uM变化剧烈，产生的
Figure GDA0003104362280000087
大，此时其在测量电容Cdet产生的电压超过usp的衰减电压，因此usp随着
Figure GDA0003104362280000088
变大，之后继续衰减，直到t5时刻产生了
Figure GDA0003104362280000089
usp随着
Figure GDA00031043622800000810
变大，随后继续衰减。在上述整个过程中，usp信号被差分隔离放大器隔离并放大后分别得到电压信号uTP+和uTN-，控制器的模数转换器的输入口ADCIN1和ADCIN2分别检测到uTP+和uTN-，其差就是准确的usp。采用差分隔离放大器的主要目的是消除usp的干扰信号，在一些干扰较大的电路里usp的波形会产生纹波，因此采用差分隔离放大器可以避免误检测。
一种功率开关器件的软开关检测和损耗动态优化方法的应用实施例如图11所示。先设定开关频率ki的扫描范围kmin＜ki＜kmax，确定总的扫描次数n的值，然后给定初始开关频率k0，步进值b，计数值i＝0，计算当前开关频率ki＝b*i+k0，判断i是否大于n,如若否，则记录下ki和对应的检测值uspi,对i值进行加1，直到i＞n，最后筛选出最小的uspi，并确定与之对应的开关频率ki。在开关频率ki条件下，根据保持电容Csp的电压，判断功率开关器件S3的ZVS状态。如果保持电容Csp上的电压usp小于等于usp_ref_on，则表明S3处于ZVS状态，触发关断损耗优化程序。反之，若保持电容Csp上的电压usp大于usp_ref_on，则表明S3的ZVS状态丢失，则将前一次扫描得到的开关频率ki为作为下一次扫描的初始开关频率k0，重新确定频率扫描范围，再次启动进行扫描程序，直到检测到ZVS软开关状态实现。ZVS软开关状态实现后，接下来进行关断损耗的检测及优化。如果ZVS检测结束时保持电容Csp上的电压usp大于usp_ref_off，则关断损耗需要被进一步优化。将ZVS检测时扫描得到的开关频率ki为作为下一次扫描的初始开关频率k0，重新确定频率扫描范围，再次启动进行扫描程序。扫描结束后，先判断是否仍然处于ZVS状态，再判断关断损耗是否达到要求。如果保持电容Csp上的电压usp既小于等于usp_ref_on，又小于等于usp_ref_off，则说明此时既实现了ZVS，又使得关断损耗最小。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.功率开关器件的软开关检测电路，由半桥、测量电容Cdet、二极管D1、电阻R1、测量电阻Rdet、电阻R2、保持电容Csp和复位开关M构成，其特征在于，所述的半桥包括上管功率开关器件S1和下管功率开关器件S2，S1和S2串联且串联连接点为半桥中点，半桥中点连接测量电容Cdet的输入端；测量电容Cdet的输出端分为两路连接，其中一路接测量电阻Rdet的输入端，另外一路接二极管D1；二极管D1与电阻R1相连，测量电阻Rdet的输出端接地；电阻R2一端接电阻R1，另一端接地；电阻R2与保持电容Csp、复位开关M并联；保持电容Csp两端的电压为usp，电压usp输入到模数转换器。
2.根据权利要求1所述的功率开关器件的软开关检测电路，其特征在于，所述的电压usp按如下接法接入到模数转换器：保持电容Csp的两端接差分隔离放大器的输入端，差分隔离放大器对输入的电压usp信号放大后从差分隔离放大器的输出端输出，两路差分输出信号分别连接限流电阻R3和R4的输入端，限流电阻R3和R4的输出端再分别接模数转换器的两个输入口ADCIN1和ADCIN2，其中差分隔离放大器的输出侧和模数转换器共地。
3.根据权利要求1所述的功率开关器件的软开关检测电路，其特征在于，所述的电压usp通按如下接法接入到模数转换器：保持电容Csp一端连接限流电阻R3后直接输入到控制器的模数转换器的输入口ADCIN1，另一端与模数转换器共地。
4.功率开关器件的开关损耗动态优化方法，通过权利要求2或权利要求3所述的软开关检测电路检测功率开关器件的ZVS状态和关断损耗并调整开关状态，其特征在于，包含如下步骤：
(1)检测ZVS状态，当半桥中上管功率开关器件S1导通，通过检测电容Csp的电压usp即可得到半桥中上管功率开关器件S1开通过程中的电压斜率大小；检测到电压usp小于等于usp_ref_on时，则进入步骤(3)；检测到电压usp大于usp_ref_on时，则进入步骤(2)；所述的usp_ref_on为0～3V之间的一个电压参考值，其值大小与所采用的功率开关器件和电路参数相关；
(2)调整开关状态后返回步骤(1)进行ZVS状态检测，开关状态的调整包括调节开关频率、调节死区时间、调节移相角和调节占空比；
(3)检测关断损耗，在半桥中下管功率开关器件S2刚关断、上管功率开关器件S1尚未导通的死区时间内，通过检测保持电容Csp的电压usp即可获得S2关断电流大小的信息；
(4)判断关断损耗，若关断电流所对应的usp电压小于等于usp_ref_off时则结束优化；若关断电流所对应的usp电压大于usp_ref_off，则调整开关状态后返回步骤(1)；所述的usp_ref_off为0～3V之间的一个电压参考值，其值大小与所采用的功率开关器件和电路参数相关。
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