Consejos para el diseño de la fuente de alimentación: preste atención a la corriente de bucle del inductor acoplado SEPIC (Parte 1)

Actualización: 12 de diciembre de 2023
En estos “Consejos para el diseño de fuentes de alimentación”, determinaremos algunos requisitos de inductancia de fuga para inductores acoplados en la topología SEPIC.
SEPIC es una topología muy útil cuando no se requiere aislamiento eléctrico entre los circuitos primario y secundario y el voltaje de entrada es mayor o menor que el voltaje de salida. Cuando se requiere protección contra cortocircuitos, podemos usarla para reemplazar el convertidor elevador.
El convertidor SEPIC se caracteriza por su funcionamiento con un solo interruptor y una corriente de entrada continua, lo que da como resultado una menor interferencia electromagnética (EMI). Esta topología (que se muestra en la Figura 1) puede usar dos inductores separados (o porque las formas de onda de voltaje de los inductores son similares), por lo que también puede usar un acoplado. Inductor, como se muestra en la figura.
Debido a que su tamaño y costo son menores que los de dos inductores separados, los inductores acoplados son bastante atractivos. La desventaja es que los inductores estándar no siempre están optimizados para todas las aplicaciones posibles.

Consejos para el diseño de la fuente de alimentación: preste atención a la corriente de bucle del inductor acoplado SEPIC (Parte 1)
Figura 1 El convertidor SEPIC usa un interruptor para subir y bajar el voltaje de salida

Las formas de onda de corriente y voltaje de este circuito son similares a los circuitos inversos en modo de corriente continua (CCM). Cuando se enciende Q1, utiliza el voltaje de entrada de la etapa principal del inductor acoplado para formar energía en el circuito.

Cuando se apaga Q1, el voltaje del inductor se invierte y luego se fija al voltaje de salida. El condensador C_AC es la diferencia entre el SEPIC y el circuito inverso; cuando se enciende Q1, la corriente del inductor secundario fluye a través de él y luego se conecta a tierra. Cuando Q1 está apagado, la corriente del inductor primario fluye a través de C_AC, aumentando así la corriente de salida que fluye a través de D1.

En comparación con el circuito inverso, una gran ventaja de esta topología es que los voltajes del FET y del diodo están limitados por C_AC y hay muy poco timbre en el circuito. De esta forma, podemos optar por utilizar un voltaje más bajo, y así producir un dispositivo de mayor eficiencia.

Dado que esta topología es similar a la topología inversa, mucha gente pensaría que se requiere un conjunto de devanados estrechamente acoplados. Sin embargo, éste no es el caso. La Figura 2 muestra los dos estados de funcionamiento del SEPIC continuo, el transformador ha sido modelado mediante inductancia de fuga (LL), inductancia magnetizante (LM) y un transformador ideal (T).

Después de la inspección, el voltaje de la inductancia de fuga es igual al voltaje de C_AC. Por lo tanto, un valor pequeño de C_AC o un voltaje CA grande con una inductancia de fuga pequeña formarán una corriente de bucle grande. Corrientes de bucle más grandes reducirán la eficiencia y el rendimiento EMI del convertidor, y esta situación no es deseable. Una forma de reducir esta gran corriente de bucle es aumentar el condensador de acoplamiento (C_AC).

Sin embargo, esto tiene un costo de costo, tamaño y confiabilidad. Un método más astuto consiste en aumentar la inductancia de fuga, lo que se puede lograr fácilmente cuando se especifica un componente magnético personalizado.


2a) mosfet está encendido: VLL V =C_AC -VIN = ∆VC_AC(La parte DC se elimina)


2b) MOSFET apagado: VLL = número de bastidor + VOUT -VC_AC -VOUT = ∆VC_AC (Parte DC eliminada)
Figura 2a y convertidor SEPIC 2b en dos estados de trabajo.

El voltaje de CA de la inductancia de fuga es igual al voltaje del condensador de acoplamiento.

Curiosamente, muy pocos fabricantes se han dado cuenta de este hecho y muchos fabricantes han producido inductores de baja inductancia de fuga para aplicaciones SEPIC.

Por otro lado, Coilcraft tiene un MSD47 de 1260 uH con una inductancia de fuga de aproximadamente 0.5 uH. Al mismo tiempo, también ha desarrollado recientemente otras versiones de este diseño, que tiene una inductancia de fuga de más de 10 uH. Se introducirá en “, así que estad atentos.