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VTM 48 E x 040 y 050A00
11.0 SINE AMPLITUDE CONVERTER TM POINT OF LOAD CONVERSION
The Sine Amplitude Converter (SAC TM ) uses a high frequency
resonant tank to move energy from input to output. (The
resonant tank is formed by Cr and leakage inductance Lr in the
power transformer windings as shown in the VTM TM module
Block Diagram. See Section 10). The resonant LC tank,
operated at high frequency, is amplitude modulated as a
function of input voltage and output current. A small amount
of capacitance embedded in the input and output stages of
the module is sufficient for full functionality and is key to
achieving power density.
The VTM48EF040T050A00 SAC can be simplified into the
following model:
286 pH
L L IN IN = = 5 nH
I I OUT
5.7 nH
OUT
R OUT
L OUT = 600 pH
+
V IN
C C IN IN
R CIN IN
0.57 m Ω
2 μF
I I Q Q
108 mA
1/12 ? I OUT
+
–
V ? I
+
–
0.35 Ω
1/12 ? V IN
2.2 m Ω
C OUT
R COUT
130 μ Ω
200 μF
+
V OUT
K
–
Figure 14 – V ? I Chip TM AC model
At no load:
–
interesting attributes. Assuming that R OUT = 0 Ω and I Q = 0 A,
Eq. (3) now becomes Eq. (1) and is essentially load
V OUT = V IN ? K
K represents the “turns ratio” of the SAC.
Rearranging Eq (1):
(1)
independent, resistor R is now placed in series with V IN as
shown in Figure 15.
SAC TM
K K = = 1/32
K=
V OUT
V IN
(2)
IN
Vin
+
–
R
SAC
1/32
OUT
Vout
In the presence of load, V OUT is represented by:
V OUT = V IN ? K – I OUT ? R OUT
and I OUT is represented by:
(3)
Figure 15 – K = 1/32 Sine Amplitude Converter with series
input resistor
The relationship between V IN and V OUT becomes:
I OUT =
I IN – I Q
K
(4)
V OUT = (V IN – I IN ? R) ? K
(5)
R OUT represents the impedance of the SAC, and is a function of
the R DSON of the input and output MOSFETs and the winding
resistance of the power transformer. I Q represents the
quiescent current of the SAC control and gate drive circuitry.
Substituting the simplified version of Eq. (4)
(I Q is assumed = 0 A) into Eq. (5) yields:
The use of DC voltage transformation provides additional
V OUT = V IN ? K – I OUT ? R ? K 2
(6)
Rev. 3.2
V?I CHIP CORP. (A VICOR COMPANY) 25 FRONTAGE RD. ANDOVER, MA 01810 800-735-6200
2/2011
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