在這篇《電源設(shè)計(jì)小貼士》中,，我們將確定SEPIC 拓?fù)渲?a class="innerlink" href="http://wldgj.com/tags/耦合電感" title="耦合電感" target="_blank">耦合電感的一些漏電感要求,。在不要求主級(jí)電路和次級(jí)電路之間電氣隔離且輸入電壓高于或者低于輸出電壓時(shí)，SEPIC 是一種非常有用的拓?fù)?。在要求短路電路保護(hù)時(shí),，我們可以使用它來(lái)代替升壓轉(zhuǎn)換器,。SEPIC 轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)是單開(kāi)關(guān)工作和連續(xù)輸入電流，從而帶來(lái)較低的電磁干擾(EMI),。這種拓?fù)洌ㄈ?strong>圖1 所示）可使用兩個(gè)單獨(dú)的電感（或者由于電感的電壓波形類(lèi)似）,，因此還可以使用一個(gè)耦合電感，如圖所示,。因其體積和成本均小于兩個(gè)單獨(dú)的電感,，耦合電感頗具吸引力。其存在的缺點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)電感并非總是針對(duì)全部可能的應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化,。
圖1 SEPIC 轉(zhuǎn)換器使用一個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)升降輸出電壓
這種電路的電流和電壓波形與連續(xù)電流模式(CCM) 反向電路類(lèi)似,。開(kāi)啟Q1 時(shí)，其利用耦合電感主級(jí)的輸入電壓,，在電路中形成能量,。關(guān)閉Q1 時(shí)，電感的電壓逆轉(zhuǎn),，然后被鉗制到輸出電壓,。電容C_AC 便為SEPIC 與反向電路的差別所在；Q1 開(kāi)啟時(shí),，次級(jí)電感電流流過(guò)它然后接地,。Q1 關(guān)閉時(shí),，主級(jí)電感電流流過(guò)C_AC,，從而增加流經(jīng)D1 的輸出電流。相比反向電路,，這種拓?fù)涞囊粋€(gè)較大好處是FET 和二極管電壓均受到C_AC 的鉗制,，并且電路中很少有振鈴。這樣,，我們便可以選擇使用更低的電壓,，并由此而產(chǎn)生更高功效的器件。
由于這種拓?fù)渑c反向拓?fù)漕?lèi)似,，因此許多人會(huì)認(rèn)為要求有一套緊密耦合的繞組,。然而，情況卻并非如此,。圖2 顯示了連續(xù)SEPIC 的兩個(gè)工作狀態(tài),，其變壓器已通過(guò)漏電感(LL)、磁化電感(LM) 和一個(gè)理想變壓器(T) 建模,。經(jīng)檢查,，漏電感的電壓等于C_AC 的電壓。因此,，較小值C_AC 或者較小漏電感的大AC 電壓會(huì)形成較大的回路電流,。較大的回路電流會(huì)降低轉(zhuǎn)換器的效率和EMI 性能，而這種情況是我們所不希望出現(xiàn)的。減少這種大回路電流的一種方法是增加耦合電容(C_AC),。但是,，這樣做是以成本、尺寸和可靠性為代價(jià)的,。一種更為精明的方法是增加漏電感,，其在指定某個(gè)定制磁性組件的情況下可以很輕松地實(shí)現(xiàn)。
2a）MOSFET 開(kāi)啟：VLL = VC_AC - VIN = ?VC_AC（DC 部分刪除）
2b) MOSFET關(guān)閉: VLL = VIN + VOUT - VC_AC - VOUT = ?VC_AC (DC 部分刪除)
圖2a 和2b SEPIC 轉(zhuǎn)換器的兩種工作狀態(tài),。
漏電感的AC 電壓等于耦合電容電壓,。
有趣的是，極少的廠(chǎng)商已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了這一事實(shí),，并且許多廠(chǎng)商已經(jīng)針對(duì)SEPIC 應(yīng)用生產(chǎn)出了低漏電感的電感,。另一方面，Coilcraft 擁有約0.5 uH 漏電感的47 uH MSD1260,，同時(shí)還于最新開(kāi)發(fā)出了這種設(shè)計(jì)的其他版本,，其具有10 uH 以上的漏電感，我們將在下次的《電源設(shè)計(jì)小貼士》中對(duì)其進(jìn)行介紹,，敬請(qǐng)期待,。
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參考文獻(xiàn)
1.Betten, John.《SEPIC轉(zhuǎn)換器從漏電感中受益匪淺》. PowerPulse.net, http://www.powerpulse.net/techPaper.php?paperID=153
2.Coilcraft Catalog, 《MSD1260產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)》.