Tip Desain Catu Daya: Perhatikan arus loop induktor berpasangan SEPIC-Bagian 1

Dalam “Tips Desain Catu Daya” ini, kami akan menentukan beberapa persyaratan induktansi kebocoran untuk induktor berpasangan dalam topologi SEPIC.

SEPIC adalah topologi yang sangat berguna ketika isolasi listrik antara rangkaian primer dan sekunder tidak diperlukan dan tegangan masukan lebih tinggi atau lebih rendah dari tegangan keluaran. Ketika proteksi hubung singkat diperlukan, kita dapat menggunakannya untuk menggantikan konverter boost.

Konverter SEPIC dicirikan oleh pengoperasian sakelar tunggal dan arus input kontinu, sehingga menghasilkan interferensi elektromagnetik (EMI) yang lebih rendah. Topologi ini (ditunjukkan pada Gambar 1) dapat menggunakan dua induktor terpisah (atau karena bentuk gelombang tegangan induktor serupa), sehingga Anda juga dapat menggunakan gabungan Induktor, seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Karena ukuran dan biayanya lebih kecil dibandingkan dua induktor terpisah, induktor berpasangan cukup menarik. Kerugiannya adalah induktor standar tidak selalu dioptimalkan untuk semua kemungkinan aplikasi.

Tip Desain Catu Daya: Perhatikan arus loop induktor berpasangan SEPIC-Bagian 1
Gambar 1 Konverter SEPIC menggunakan sakelar untuk menaikkan dan menurunkan tegangan output

Bentuk gelombang arus dan tegangan rangkaian ini mirip dengan rangkaian pembalikan mode arus kontinu (CCM). Ketika Q1 dihidupkan, ia menggunakan tegangan input dari tahap utama induktor yang digabungkan untuk membentuk energi dalam rangkaian.

Ketika Q1 dimatikan, tegangan induktor berbalik dan kemudian dijepit ke tegangan keluaran. Itu kapasitor C_AC adalah perbedaan antara SEPIC dan rangkaian terbalik; ketika Q1 dihidupkan, arus induktor sekunder mengalir melaluinya dan kemudian terhubung ke ground. Ketika Q1 mati, arus induktor primer mengalir melalui C_AC, sehingga meningkatkan arus keluaran yang mengalir melalui D1.

Dibandingkan dengan rangkaian terbalik, keuntungan besar dari topologi ini adalah tegangan FET dan dioda keduanya dijepit oleh C_AC, dan hanya ada sedikit dering di rangkaian. Dengan cara ini, kita dapat memilih untuk menggunakan tegangan yang lebih rendah, dan dengan demikian menghasilkan perangkat dengan efisiensi yang lebih tinggi.

Karena topologi ini mirip dengan topologi terbalik, banyak orang akan berpikir bahwa diperlukan sekumpulan belitan yang berpasangan erat. Namun, hal ini tidak terjadi. Gambar 2 menunjukkan dua keadaan operasi SEPIC kontinu, transformator telah dimodelkan dengan induktansi kebocoran (LL), induktansi magnetisasi (LM) dan transformator ideal (T).

Setelah diperiksa, tegangan induktansi kebocoran sama dengan tegangan C_AC. Oleh karena itu, nilai C_AC yang kecil atau tegangan AC yang besar dengan induktansi bocor yang kecil akan membentuk arus loop yang besar. Arus loop yang lebih besar akan mengurangi efisiensi dan kinerja EMI konverter, dan situasi ini tidak diinginkan. Salah satu cara untuk mengurangi arus loop yang besar ini adalah dengan meningkatkan kapasitor kopling (C_AC).

Namun, hal ini harus mengorbankan biaya, ukuran, dan keandalan. Metode yang lebih cerdik adalah dengan meningkatkan induktansi kebocoran, yang dapat dengan mudah dicapai bila komponen magnetik khusus ditentukan.

2a) MOSFET dihidupkan: V_LL = V_{C_AC}-VIN = V_{C_AC}(Bagian DC dihapus)

2b) MOSFET mati: V_LL = VIN + V_OUT -V_{C_AC}-V_OUT = V_{C_AC}(Bagian DC dihapus)
Gambar 2a dan 2b SEPIC converter dalam dua kondisi kerja.

Tegangan AC dari induktansi bocor sama dengan tegangan kapasitor kopling.

Menariknya, sangat sedikit pabrikan yang menyadari fakta ini, dan banyak pabrikan telah memproduksi induktor induktansi kebocoran rendah untuk aplikasi SEPIC.

Di sisi lain, Coilcraft memiliki MSD47 1260 uH dengan induktansi kebocoran sekitar 0.5 uH. Pada saat yang sama, baru-baru ini juga dikembangkan versi lain dari desain ini, yang memiliki induktansi kebocoran lebih dari 10 uH. Ini akan diperkenalkan di “, jadi pantau terus.