美国进口直流稳压电源的专利拓扑“正弦振幅变换器”评测分析！
2017-11-17 10:30:44 点击：
一、规格书
这个直流稳压电源用的是VICOR专利正弦振幅变换器。采用了ZVS/ZCS软开关技术，大大降低了MOS管的开关损耗，可以很大程度的提高开关频率，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。所以功率密度特别高，这还是viocr之前的直流稳压电源，后面功率密度更高。
采用VICOR专利的正弦振幅拓扑，效率可以做到98%所以损耗很小。没错，是开环的，工作频率和占空比都是固定的。
下面简单分析下正弦振幅变化器的工作原理。
1Q1，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。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。图为变压器T1次级上的电压与输出电流波形。
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。
3Q2，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。
可以理解成开环的LLC。工艺要求确实高，特别是功率变压器。
三、实际直流稳压电源评测
VICOR 500W的DC-DC电压模块，功率密度前所未有的高，产品非常精致。先拍几张照片看看，稍后测试一番
1. 输入直流稳压电源用的双路30V10A的线性可调直流稳压电源，使用双组串联后输出。
2.输入电流检测采用100A/75mV 0.05级分流器使用吉时利2700 6位半高位表做MX+B运算得到精确的输入电流值，同时采用一只钳表对比监测。
3. 输入电压监测采用安捷伦的AG34401A 6位半高位表测量。
4. 输出电压监测采用惠普的HP34401A 6位半高位表测量。
5. 输出负载采用2台电子负载，一台博计的60V/60A/300W和一台大华的110V/24A/200W电子负载。，旁边的高压电子负载不给力，电流只有5A，派不上用场。
空载时的输入电流是有点小变化的，大概算一算空载损耗：
47.9991V*0.0527756A=2.53318W
带载100W时的效率：
(11.9944V*8.330A)/(48.0014V*2.15493A)=96.59095%
带载200W效率：
[11.9422V*(8.328A+8.33A)]/(48.0131V*4.20030A)=98.64320%
带载300W效率：
[11.8807*(16.668A+8.33A)]/(48.0089*6.30445A)=98.12470%
带载400W效率：
[11.7883*(16.668A+16.66A)]/(47.9060V*8.38844A)=97.76633%
带载440W的效率：
[11.74345V*(20.01A+16.66A)]/(48.0113V*9.24842A)=96.98300%
48V输入的带载测试数据。
上500W满载测试。
500W时的效率：
[11.7516V*(25.00A+16.66A)]/(48.0096V*10.54050A)=96.74465%
上驱动波形。
Q1和Q2的波形，看看幅值，这2个是全桥的上管。
开关频率超高1.22M，波形看起来有点圆。
展开的波形如下图
有点圆，也许是示波器采样率低了的原因吧。
再测下管的波形。
展开波形
怎么看起来像三角波。
带载500W时的波形。对比了一下空载，只是细微的区别。
根据实物测试分析：
Q1和Q2是全桥的上管，G级通过1欧姆的驱动电阻并联，Q1和Q2的D和S分别直接并联，也就是Q1和Q2是并联的。
Q3和Q4是全桥2个桥臂的下管。
正面的解析
其中Q5和Q6是是全桥另一个桥臂的上管，G级通过1欧姆的电阻并联。
Q7和Q8是2个桥臂的下管，且Q7与Q4 并联，Q8与Q3并联。
PWM IC为VICOR自家的芯片厂PICOR品牌。
这个直流稳压电源用的是VICOR专利正弦振幅变换器。采用了ZVS/ZCS软开关技术，大大降低了MOS管的开关损耗，可以很大程度的提高开关频率，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。所以功率密度特别高，这还是viocr之前的直流稳压电源，后面功率密度更高。
采用VICOR专利的正弦振幅拓扑，效率可以做到98%所以损耗很小。没错，是开环的，工作频率和占空比都是固定的。
下面简单分析下正弦振幅变化器的工作原理。
1Q1，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。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。图为变压器T1次级上的电压与输出电流波形。
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。
3Q2，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。
可以理解成开环的LLC。工艺要求确实高，特别是功率变压器。
三、实际直流稳压电源评测
VICOR 500W的DC-DC电压模块，功率密度前所未有的高，产品非常精致。先拍几张照片看看，稍后测试一番
1. 输入直流稳压电源用的双路30V10A的线性可调直流稳压电源，使用双组串联后输出。
2.输入电流检测采用100A/75mV 0.05级分流器使用吉时利2700 6位半高位表做MX+B运算得到精确的输入电流值，同时采用一只钳表对比监测。
3. 输入电压监测采用安捷伦的AG34401A 6位半高位表测量。
4. 输出电压监测采用惠普的HP34401A 6位半高位表测量。
5. 输出负载采用2台电子负载，一台博计的60V/60A/300W和一台大华的110V/24A/200W电子负载。，旁边的高压电子负载不给力，电流只有5A，派不上用场。
空载时的输入电流是有点小变化的，大概算一算空载损耗：
47.9991V*0.0527756A=2.53318W
带载100W时的效率：
(11.9944V*8.330A)/(48.0014V*2.15493A)=96.59095%
带载200W效率：
[11.9422V*(8.328A+8.33A)]/(48.0131V*4.20030A)=98.64320%
带载300W效率：
[11.8807*(16.668A+8.33A)]/(48.0089*6.30445A)=98.12470%
带载400W效率：
[11.7883*(16.668A+16.66A)]/(47.9060V*8.38844A)=97.76633%
带载440W的效率：
[11.74345V*(20.01A+16.66A)]/(48.0113V*9.24842A)=96.98300%
48V输入的带载测试数据。
上500W满载测试。
500W时的效率：
[11.7516V*(25.00A+16.66A)]/(48.0096V*10.54050A)=96.74465%
上驱动波形。
Q1和Q2的波形，看看幅值，这2个是全桥的上管。
开关频率超高1.22M，波形看起来有点圆。
展开的波形如下图
有点圆，也许是示波器采样率低了的原因吧。
再测下管的波形。
展开波形
怎么看起来像三角波。
带载500W时的波形。对比了一下空载，只是细微的区别。
根据实物测试分析：
Q1和Q2是全桥的上管，G级通过1欧姆的驱动电阻并联，Q1和Q2的D和S分别直接并联，也就是Q1和Q2是并联的。
Q3和Q4是全桥2个桥臂的下管。
正面的解析
其中Q5和Q6是是全桥另一个桥臂的上管，G级通过1欧姆的电阻并联。
Q7和Q8是2个桥臂的下管，且Q7与Q4 并联，Q8与Q3并联。
PWM IC为VICOR自家的芯片厂PICOR品牌。
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