VICOR 500W超高功率密度高效率DC-DC电源模块评测

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拿到一款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。。。。。

上三围图。。。。

准备开始折腾一下这个电源模块了。。。。。上测试环境图

环境解说：

1. 输入电源用的双路30V10A的线性可调电源，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。。。。。。

 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。。。。。

输入的电压由于带载后线材有压降，所以每次测试都进行调节一下，让其在48V左右。

由于输入电源不给力，电流到9.5A就保护了，最大功率只测到440W，稍后再想想办法带满载。。。

刚把直流电源给拆了，重新调整了一下内部过流限制，调到12.5A最大。。。。。

上500W满载测试。。。。。

500W时的效率：[11.7516V*(25.00A 16.66A)]/(48.0096V*10.54050A)=96.74465%

传一份规格书上来。。。。

电源的基本拓扑是这样的。。。。。

这个电源用的是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。所以功率密度很高能做到850W，viocr下一代的电源明年就会上市，功率密度将会更高。 

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。

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。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。

 

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。

可以理解成开环的LLC。工艺要求确实高，特别是功率变压器。

上驱动波形。。。。

PCB上没有位号，就在图片上标一下吧。。。。

Q1和Q2的波形，看看幅值，这2个应该是全桥的上管。。。。

开关频率1.22M？难怪波形看起来有点圆。。。。

展开看看。。。。。

不晓得是不是采样率低了的原因。。。。。可惜普源的DS4000的示波器还回去了。。。。

TEK的示波器坑爹，不支持JPG保存，BMP图片只显示一半，等下转一下格式再编辑。。。

再上下管的波形。。。。

展开看看。。。。。

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。。。

客串上模块上的2款MOSFET：

初级全桥开关MOS：BSZ123N08N

次级同步整流MOS：BSZ040N04L

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。