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《DC-DC：SEPIC電路設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器交叉參考搜索應(yīng)用手冊培訓(xùn)工具和軟件方框圖模擬eLAB?耦合電感SEPIC轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢作者：JohnBetten，TI應(yīng)用工程師單端初級電感轉(zhuǎn)換器(SEPIC)能夠通過一個大于或者小于調(diào)節(jié)輸出電壓的輸入電壓工作。除能夠起到一個降壓及升壓轉(zhuǎn)換器的作用以外，SEPIC還具有最少的有源組件、一個簡易控制器和鉗位開關(guān)波形，從而提供低噪聲運行?？词欠袷褂脙蓚€磁繞組，是我們識別SEPIC的一般方法。這些繞組可繞于共用鐵芯上，其與耦合雙繞組電感的情況一樣，或者它們也可以是兩個非耦合電感的單獨繞組。設(shè)計人員通常不確定哪一種
2、方法最佳，以及兩種方法之間是否存在實際差異。本文對每種方法進行研究，并討論每種方法對實際SEPIC設(shè)計產(chǎn)生的影響。電路運行圖1顯示了耦合電感的基本SEPIC。當(dāng)FET(Q1)開啟時，輸入電壓施加于初級繞組。由于繞組比為1：1，因此次級繞組也被施加了一個與輸入電壓相等的電壓；但是，由于繞組的極性，整流器(D1)的陽極被拉負，并被反向偏置。整流器偏頗關(guān)閉，要求輸出電容在這種“導(dǎo)通”時間期間支持負載，從而強迫AC電容(CAC)充電至輸入電壓。Q1開啟時，兩個繞組的電流為Q1到接地，而次級電流流經(jīng)AC電容?！皩?dǎo)通”時間期間
3、總FET電流為輸入電流和輸出次級電流的和。FET關(guān)閉時，繞組的電壓反向極性，以維持電流。整流器導(dǎo)電向輸出端提供電流時，次級繞組電壓現(xiàn)在被鉗位至輸出電壓。通過變壓器作用，它對初級繞組的輸出電壓進行鉗位。FET的漏極電壓被鉗位至輸入電壓加輸出電壓。FET“關(guān)閉”時間期間，兩個繞組的電流流經(jīng)D1至輸出端，而初級電流則流經(jīng)AC電容。伏-微秒平衡耦合電感由兩個非耦合電感代替時，電路運行情況類似。要讓電路正確運行，必須在每個磁芯之間維持伏-微秒平衡。也就是說，對于兩個非耦合電感而言，在FET“導(dǎo)通”和“關(guān)閉”時間期間，每個電感
4、電壓和時間的積必須大小相等，而極性相反。通過代數(shù)方法表明，非耦合電感的AC電容電壓也被充電至輸入電壓。在FET“關(guān)閉”時間期間，輸出端電感被鉗位至輸出電壓，其與耦合電感的次級繞組一樣。在FET“導(dǎo)通”時間期間，AC電容在電感施加一個與輸入電壓相等但極性相反的電勢。每間隔時間，對電感定義電壓進行鉗位，這樣伏-微秒平衡便決定了占空比(D)的大小。其在連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)運行時，可簡單表示為：FET導(dǎo)通時，施加于輸入端電感的電壓等于輸入電壓。FET關(guān)閉時，伏-微秒平衡通過鉗位其VOUT來維持。記住，F(xiàn)ET導(dǎo)通時，輸入電
5、壓施加于兩個電感；FET關(guān)閉時，輸出電壓施加于兩個電感。兩個非耦合電感SEPIC的電壓和電流波形，與耦合電感版本的情況非常類似，以至于很難分辨它們。兩個還是一個？如果SEPIC類型之間確實存在少許的電路運行差異的話，那么我們應(yīng)該使用哪一種呢？我們通常選擇使用耦合電感，是因其更少的組件數(shù)目、更佳的集成度以及相對于使用兩個單電感而言更低的電感要求。然而，高功率現(xiàn)貨耦合電感有限的選擇范圍，成為擺在廣大電源設(shè)計人員面前的一個難題。如果他們選擇設(shè)計其自己的電感，則必須規(guī)定所有相關(guān)電參數(shù)，并且必須面對更長的交貨時間問題。耦合電
6、感SEPIC可受益于漏電感，其可降低AC電流損耗。耦合電感必須具有1：1的匝數(shù)比，以實施伏-微秒平衡。選擇使用兩個單獨的非耦合電感，一般可以更廣泛地選擇許多現(xiàn)貨組件。由于并不要求每個電感的電流和電感完全相等，因此可以選擇使用不同的組件尺寸，從而帶來更大的靈活性。方程式1到3表明了耦合電感和非耦合電感的電感計算過程。方程式計算得到最大輸入電壓和最小負載時CCM運行所需的最小電感。50%占空比運行（VIN等于VOUT時出現(xiàn)）和統(tǒng)一效率條件下，比較這些方程式可知，方程式1中耦合電感的計算值是非耦合電感計算值的兩倍。由于轉(zhuǎn)
7、換器肯定會有損耗，而大多數(shù)輸入電壓源均有很大不同，因此這種簡化了的電感泛化一般為錯誤的；但它通常足以應(yīng)付除極端情況以外的所有情況。它一般意味著，轉(zhuǎn)換器會比預(yù)期稍快一點進入非連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)運行，其在大多數(shù)情況下仍然可以接受。如前所述，使用非耦合電感時，正如我們通常假設(shè)的那樣，無需輸出端電感的值與輸入端電感一樣；但是為了簡單起見肯定會這樣做。利用VOUT/VIN調(diào)節(jié)輸入端電感，便可確定輸出端電感值。使用更小值輸出端電感的好處是，它一般尺寸更小而且成本更低。實例設(shè)計“表1”所示規(guī)范為設(shè)計比較的基礎(chǔ)。第一個設(shè)計使用
8、一個耦合電感，而第二個則使用兩個非耦合電感。使用一個耦合電感的設(shè)計是典型的64W輸出功率車載輸入電壓范圍。方程式1表明，耦合電感要求12μH的電感，以及13A的組合電流額定值（基于IIN+IOUT）。這種設(shè)計特別具有挑戰(zhàn)性，因為現(xiàn)貨電感選擇范圍有限。因此，我們指定并設(shè)計了Renco自定義電感。該電感纏繞在一個分離式線軸上以產(chǎn)生漏電感，旨在最小化能夠引起損耗的
