Conseils de conception d'alimentation : faites attention au courant de boucle d'inductance couplée SEPIC - Partie 1

Dans ces « Conseils de conception d'alimentation », nous déterminerons certaines exigences en matière d'inductance de fuite pour les inductances couplées dans la topologie SEPIC.

SEPIC est une topologie très utile lorsque l'isolation électrique entre les circuits primaire et secondaire n'est pas requise et que la tension d'entrée est supérieure ou inférieure à la tension de sortie. Lorsqu'une protection contre les courts-circuits est requise, nous pouvons l'utiliser pour remplacer le convertisseur boost.

Le convertisseur SEPIC se caractérise par un fonctionnement à commutateur unique et un courant d'entrée continu, ce qui entraîne une réduction des interférences électromagnétiques (EMI). Cette topologie (illustré sur la figure 1) peut utiliser deux inductances distinctes (ou parce que les formes d'onde de tension des inductances sont similaires), vous pouvez donc également utiliser un Inducteur, comme le montre la figure.

Parce que leur taille et leur coût sont inférieurs à ceux de deux inducteurs séparés, les inducteurs couplés sont très attractifs. L'inconvénient est que les inducteurs standards ne sont pas toujours optimisés pour toutes les applications possibles.

Conseils de conception d'alimentation : faites attention au courant de boucle d'inducteur couplé SEPIC-Partie 1
Figure 1 Le convertisseur SEPIC utilise un interrupteur pour augmenter et diminuer la tension de sortie

Les formes d'onde de courant et de tension de ce circuit sont similaires aux circuits inverses en mode courant continu (CCM). Lorsque Q1 est activé, il utilise la tension d'entrée de l'étage principal à inductance couplée pour former de l'énergie dans le circuit.

Lorsque Q1 est désactivé, la tension de l'inductance s'inverse et est ensuite fixée à la tension de sortie. Le condensateur C_AC est la différence entre le SEPIC et le circuit inverse ; lorsque Q1 est activé, le courant de l'inductance secondaire le traverse puis se met à la terre. Lorsque Q1 est désactivé, le courant de l'inductance primaire traverse C_AC, augmentant ainsi le courant de sortie circulant dans D1.

Par rapport au circuit inverse, un gros avantage de cette topologie est que les tensions du FET et des diodes sont toutes deux fixées par C_AC et qu'il y a très peu de sonneries dans le circuit. De cette façon, nous pouvons choisir d’utiliser une tension plus faible, et ainsi produire un dispositif à plus haut rendement.

Étant donné que cette topologie est similaire à la topologie inversée, beaucoup de gens penseraient qu'un ensemble d'enroulements étroitement couplés est nécessaire. Cependant, ce n'est pas le cas. La figure 2 montre les deux états de fonctionnement du SEPIC continu, le transformateur a été modélisé par une inductance de fuite (LL), une inductance magnétisante (LM) et un transformateur idéal (T).

Après inspection, la tension de l'inductance de fuite est égale à la tension de C_AC. Par conséquent, une petite valeur de C_AC ou une tension alternative élevée avec une petite inductance de fuite formera un courant de boucle important. Des courants de boucle plus importants réduiront l'efficacité et les performances EMI du convertisseur, et cette situation n'est pas souhaitable. Une façon de réduire ce courant de boucle important consiste à augmenter le condensateur de couplage (C_AC).

Cependant, cela se fait au détriment du coût, de la taille et de la fiabilité. Une méthode plus astucieuse consiste à augmenter l’inductance de fuite, ce qui peut être facilement réalisé lorsqu’un composant magnétique personnalisé est spécifié.

2) mosfet est allumé : V_LL = V_{C_AC}-VIN = V_{C_AC}(La partie DC est supprimée)

2b) MOSFET éteint : V_LL = NIV + V_ARCHIVER -V_{C_AC}-V_ARCHIVER = V_{C_AC}(partie DC supprimée)
Figure 2a et 2b Convertisseur SEPIC dans deux états de fonctionnement.

La tension alternative de l'inductance de fuite est égale à la tension du condensateur de couplage.

Il est intéressant de noter que très peu de fabricants ont réalisé ce fait et que de nombreux fabricants ont produit des inductances à faible fuite pour les applications SEPIC.

D'autre part, Coilcraft possède un MSD47 de 1260 uH avec une inductance de fuite d'environ 0.5 uH. Parallèlement, elle a récemment développé d'autres versions de cette conception, qui présentent une inductance de fuite supérieure à 10 uH. Il sera introduit dans « , alors restez à l’écoute.