正弦振幅變換器原理分析——能夠?qū)崿F(xiàn)98%的超高效率

今天瀏覽VICOR官網(wǎng)的時(shí)候，看到VICOR的一款電源模塊，效率高達(dá)98.2%，采用的拓?fù)涫钦艺穹儞Q器（SAC），這種技術(shù)被稱為第五代開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)全部開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān)，大大降低MOS管的開(kāi)關(guān)損耗，開(kāi)關(guān)頻率能夠達(dá)到上兆赫茲。設(shè)計(jì)時(shí)使開(kāi)關(guān)頻率等于初級(jí)電路的諧振頻率，這樣電流就能成正弦波變化。因?yàn)樯螹HZ的開(kāi)關(guān)頻率使得變壓器的AE值更小，變壓器線圈匝數(shù)更少，變壓器體積更小，能夠極大的提高電源模塊的功率密度，所以我對(duì)這種拓?fù)涞脑磉M(jìn)行了一些簡(jiǎn)單分析，分享給大家。

電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示：

下面簡(jiǎn)單分析下正弦振幅變化器的工作原理：

1、Q1,Q4導(dǎo)通，電路中電流成正弦波上升，諧振電容放電。Q21,Q24導(dǎo)通，此時(shí)次級(jí)變壓器T1上感應(yīng)電流也成正弦波上升，如下圖所示。因?yàn)殡娏魇菑牧汩_(kāi)始隨正弦增大的，所以在MOS管開(kāi)通時(shí)幾乎無(wú)開(kāi)關(guān)損耗。

變壓器T1次級(jí)上的電壓與輸出電流波形如下圖：

2、諧振電容被正向電壓充電，初級(jí)線圈電壓變低，當(dāng)初級(jí)電路無(wú)法傳遞能量給次級(jí)，此時(shí)電路中電流很小，關(guān)斷Q1,Q4,Q21,Q24，因?yàn)槭橇汶娏麝P(guān)斷，所以MOS管關(guān)斷幾乎無(wú)開(kāi)關(guān)損耗。因?yàn)殡姼须娏鞑荒芡蛔?，Q2,Q3,Q22,Q23的反向二極管導(dǎo)通，為Q2,Q3,Q22,Q23零電壓導(dǎo)通創(chuàng)造條件。工作過(guò)程如下圖：

變壓器T1次級(jí)上的電壓與輸出電流波形如下圖：

3、Q2,Q3的導(dǎo)通過(guò)程與Q1,Q4導(dǎo)通相同。

整個(gè)周期的MOS管的開(kāi)關(guān)損耗都很小，開(kāi)關(guān)頻率等于初級(jí)電路的諧振頻率。

下圖為完整的一個(gè)周期變壓器次級(jí)電壓與輸出電流波形：

老美的技術(shù)真心是牛?。。?！不服不行！