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正弦振幅变换器原理分析——能够实现98%的超高效率

2019-05-05 10:49:00

今天浏览VICOR官网的时候,看到VICOR的一款电源模块,效率高达98.2%,采用的拓扑是正弦振幅变换器(SAC),这种技术被称为第五代开关电源技术,能够实现全部开关管的软开关,大大降低MOS管的开关损耗,开关频率能够达到上兆赫兹。设计时使开关频率等于初级电路的谐振频率,这样电流就能成正弦波变化。因为上MHZ的开关频率使得变压器的AE值更小,变压器线圈匝数更少,变压器体积更小,能够极大的提高电源模块的功率密度,所以我对这种拓扑的原理进行了一些简单分析,分享给大家。

电路拓扑结构如下图所示:

正弦振幅变换器原理分析——能够实现98%的超高效率

下面简单分析下正弦振幅变化器的工作原理:

1、Q1,Q4导通,电路中电流成正弦波上升,谐振电容放电。Q21,Q24导通,此时次级变压器T1上感应电流也成正弦波上升,如下图所示。因为电流是从零开始随正弦增大的,所以在MOS管开通时几乎无开关损耗。

正弦振幅变换器原理分析——能够实现98%的超高效率

变压器T1次级上的电压与输出电流波形如下图:

正弦振幅变换器原理分析——能够实现98%的超高效率

2、谐振电容被正向电压充电,初级线圈电压变低,当初级电路无法传递能量给次级,此时电路中电流很小,关断Q1,Q4,Q21,Q24,因为是零电流关断,所以MOS管关断几乎无开关损耗。因为电感电流不能突变,Q2,Q3,Q22,Q23的反向二极管导通,为Q2,Q3,Q22,Q23零电压导通创造条件。工作过程如下图:

正弦振幅变换器原理分析——能够实现98%的超高效率

变压器T1次级上的电压与输出电流波形如下图:

正弦振幅变换器原理分析——能够实现98%的超高效率

3、Q2,Q3的导通过程与Q1,Q4导通相同。

正弦振幅变换器原理分析——能够实现98%的超高效率

整个周期的MOS管的开关损耗都很小,开关频率等于初级电路的谐振频率。

下图为完整的一个周期变压器次级电压与输出电流波形:

正弦振幅变换器原理分析——能够实现98%的超高效率

老美的技术真心是牛啊!!!不服不行!

变换器原理分析振幅正弦

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