正弦振幅变换器原理分析——能够实现98%的超高效率

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：

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。

变压器T1次级上的电压与输出电流波形如下图：

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：

变压器T1次级上的电压与输出电流波形如下图：

3、Q2,Q3的导通过程与Q1,Q4导通相同。

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：

老美的技术真心是牛啊！！！不服不行！