Suggerimenti per la progettazione dell'alimentatore: prestare attenzione alla corrente del circuito dell'induttore accoppiato SEPIC-Parte 1

In questi "Suggerimenti per la progettazione dell'alimentatore", determineremo alcuni requisiti di induttanza di dispersione per induttori accoppiati nella topologia SEPIC.

SEPIC è una topologia molto utile quando non è richiesto l'isolamento elettrico tra i circuiti primario e secondario e la tensione di ingresso è superiore o inferiore alla tensione di uscita. Quando è necessaria la protezione da cortocircuito, possiamo utilizzarla per sostituire il convertitore boost.

Il convertitore SEPIC è caratterizzato dal funzionamento a interruttore singolo e dalla corrente di ingresso continua, con conseguente minore interferenza elettromagnetica (EMI). Questa topologia (mostrata nella Figura 1) può utilizzare due induttori separati (o perché le forme d'onda di tensione degli induttori sono simili), quindi è possibile utilizzare anche un induttore accoppiato Induttore, come mostrato in figura.

Poiché le sue dimensioni e il suo costo sono inferiori a quelli di due induttori separati, gli induttori accoppiati sono piuttosto interessanti. Lo svantaggio è che gli induttori standard non sono sempre ottimizzati per tutte le possibili applicazioni.

Suggerimenti per la progettazione dell'alimentatore: prestare attenzione alla corrente di loop dell'induttore accoppiato SEPIC-Parte 1
Figura 1 Il convertitore SEPIC utilizza un interruttore per aumentare e diminuire la tensione di uscita

Le forme d'onda di corrente e tensione di questo circuito sono simili ai circuiti inversi in modalità corrente continua (CCM). Quando Q1 è acceso, utilizza la tensione di ingresso dello stadio principale dell'induttore accoppiato per formare energia nel circuito.

Quando Q1 è spento, la tensione dell'induttore si inverte e viene quindi fissata alla tensione di uscita. IL condensatore C_AC è la differenza tra il SEPIC e il circuito inverso; quando Q1 è acceso, la corrente dell'induttore secondario lo attraversa e quindi va a terra. Quando Q1 è spento, la corrente dell'induttore primario scorre attraverso C_AC, aumentando così la corrente di uscita che scorre attraverso D1.

Rispetto al circuito inverso, un grande vantaggio di questa topologia è che le tensioni del FET e del diodo sono entrambe bloccate da C_AC e c'è pochissimo ronzio nel circuito. In questo modo possiamo scegliere di utilizzare una tensione inferiore e quindi produrre un dispositivo con maggiore efficienza.

Poiché questa topologia è simile alla topologia inversa, molte persone penserebbero che sia necessaria una serie di avvolgimenti strettamente accoppiati. Tuttavia, questo non è il caso. La Figura 2 mostra i due stati operativi del SEPIC continuo, il trasformatore è stato modellato mediante induttanza di dispersione (LL), induttanza magnetizzante (LM) e un trasformatore ideale (T).

Dopo l'ispezione, la tensione dell'induttanza di dispersione è uguale alla tensione di C_AC. Pertanto, un piccolo valore di C_AC o una grande tensione CA con una piccola induttanza di dispersione formeranno una grande corrente di circuito. Correnti di circuito maggiori ridurranno l'efficienza e le prestazioni EMI del convertitore e questa situazione non è auspicabile. Un modo per ridurre questa grande corrente di circuito è aumentare il condensatore di accoppiamento (C_AC).

Tuttavia, ciò ha un costo in termini di costi, dimensioni e affidabilità. Un metodo più astuto consiste nell'aumentare l'induttanza di dispersione, che può essere facilmente ottenuta quando viene specificato un componente magnetico personalizzato.

2) mosfet è acceso: V_LL = V_{C_AC}-VIN = ∆V_{C_AC}(la parte DC viene eliminata)

2b) MOSFET spento: V_LL =VIN+V_OUT -V_{C_AC}-V_OUT = V_{C_AC}(parte DC cancellata)
Figura 2a e 2b Convertitore SEPIC in due stati di funzionamento.

La tensione CA dell'induttanza di dispersione è uguale alla tensione del condensatore di accoppiamento.

È interessante notare che pochissimi produttori si sono resi conto di questo fatto e molti produttori hanno prodotto induttori a induttanza a bassa dispersione per applicazioni SEPIC.

D'altro canto, Coilcraft ha un MSD47 da 1260 uH con un'induttanza di dispersione di circa 0.5 uH. Allo stesso tempo, ha recentemente sviluppato anche altre versioni di questo design, che hanno un'induttanza di dispersione superiore a 10 uH. Verrà introdotto tra “, quindi restate sintonizzati.