Tip untuk Desain Catu Daya: Perhatikan arus loop induktor berpasangan SEPIC-Bagian 2

Pembaruan: 12 Desember 2023
Pada “Tips Desain Catu Daya” kali ini, kita melanjutkan pembahasan “Tips Desain Catu Daya #32-Bagian 1”, yaitu cara menentukan persyaratan induktansi kebocoran pada induktor berpasangan pada topologi SEPIC.
Sebelumnya, kita membahas situasi di mana tegangan AC pada kopling kapasitor diterapkan pada induktansi kebocoran induktor kopling. Kebocoran tegangan induktansi akan menyebabkan arus loop yang besar pada catu daya. Pada Bagian 2, kami akan memperkenalkan beberapa hasil pengukuran catu daya yang dibuat dengan induktor berpasangan longgar dan induktor berpasangan erat.

Kami membangun sirkit ditunjukkan pada Gambar 1 dan menjelaskannya. Sirkuit ini dapat digunakan di pasar otomotif. Di sini, ia memiliki berbagai input dari 8V hingga 36V, yang bisa di atas atau di bawah output 12-V yang stabil. Pasar otomotif lebih memilih keramik Kapasitor karena rentang suhu yang luas, masa pakai yang lama, nilai arus riak yang tinggi, dan keandalan yang tinggi.

Akibatnya, kapasitor kopling (C6) terbuat dari keramik. Artinya dibandingkan dengan kapasitor elektrolit, ia memiliki tegangan AC yang lebih tinggi, dan rangkaian ini lebih sensitif terhadap induktansi kebocoran yang rendah.


Gambar 1 Konverter SEPIC dapat menggunakan satu sakelar untuk menghasilkan uang atau meningkatkan

Dua induktor Coilcraft 47 uH di rangkaian ini adalah: induktansi kebocoran yang sangat rendah (0.5 uH) MSD1260, dan induktansi kebocoran yang lebih tinggi (14 uH) MSC1278.

Gambar 2 menunjukkan bentuk gelombang arus primer dari kedua induktor. Sisi kiri adalah arus masukan induktor MSC1278 (mengalir ke pin 1 L1), dan sisi kanan adalah bentuk gelombang arus masukan MSD1260. Arus di sebelah kiri adalah kasus umum.

Arus utamanya adalah DC dari komponen AC segitiganya. Bentuk gelombang di sebelah kanan adalah hasil penggunaan tegangan AC yang tinggi dari induktor berpasangan dan nilai induktansi kebocoran yang rendah. Arus puncak hampir dua kali lipat arus masukan DC, dan arus RMS 50% lebih besar daripada kasus induktansi kebocoran tinggi.


(a) Dipasangkan secara longgar

(b) Terikat erat
Gambar 2 Induktansi kebocoran rendah (di sebelah kanan) membawa arus loop induktor berpasangan yang serius

Jelas, menggunakan induktor yang dipasangkan erat untuk menyaring interferensi elektromagnetik (EMI) pada catu daya tersebut akan menimbulkan lebih banyak masalah. Rasio arus input AC antara kedua desain ini kira-kira 5:1, yang berarti diperlukan redaman sebesar 14 dB. Efek kedua dari arus loop yang tinggi ini adalah efek pada efisiensi konverter.

Karena terdapat 50% lebih banyak arus RMS pada catu daya, kerugian konduksi akan menjadi lebih dari dua kali lipat. Gambar 3 membandingkan efisiensi kedua induktor ini (rangkaian lainnya tidak berubah). Saat mengkonversi dari 12V ke 12V, hasil keduanya sangat bagus-keduanya sekitar 90%. Namun, efisiensi induktor yang digabungkan secara longgar adalah 1 hingga 2% lebih tinggi pada rentang beban, dan resistansi DC-nya sama dengan induktor yang digabungkan secara ketat.


Gambar 3 Karena arus yang lebih kecil, induktansi kebocoran tinggi (MSC1278) menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi

Singkatnya, induktor yang digabungkan dalam konverter SEPIC dapat mengurangi ukuran catu daya dan mengurangi biaya catu daya. Induktor tidak perlu digabungkan dengan erat. Faktanya, kopling ketat meningkatkan arus dalam catu daya, yang memperumit penyaringan input dan mengurangi efisiensi. Cara termudah untuk memilih nilai induktansi kebocoran yang sesuai adalah dengan menggunakan simulasi. Namun, Anda juga dapat memperkirakan tegangan kapasitor kopling terlebih dahulu, kemudian mengatur arus riak yang diizinkan, dan akhirnya menghitung induktansi kebocoran minimum.