טיפים לתכנון ספק כוח: שימו לב לזרם לולאת משרן מצמוד SEPIC-חלק 2

ב"טיפים לתכנון ספק כוח" זה, אנו ממשיכים בדיון על "טיפים לתכנון ספק כוח מס' 32-חלק 1", כלומר כיצד לקבוע את דרישות השראות הדליפה של המשרן המצמד בטופולוגיית SEPIC.
קודם לכן, דנו במצב שבו מתח AC של הצימוד קבל מוחל על השראות הדליפה של משרן הצימוד. מתח השראות הדליפה יגרום לזרם לולאה גדול באספקת החשמל. בחלק 2, נציג כמה תוצאות מדידה של ספקי כוח הבנויים עם משרנים מחוברים רופפים ומשרנים מחוברים הדוק.

בנינו את ה- מעגל מוצג באיור 1 ותיאר אותה. ניתן להשתמש במעגל זה בשוק הרכב. כאן, יש לו טווח קלט רחב מ-8V עד 36V, שיכול להיות מעל או מתחת לפלט היציב של 12V. שוק הרכב מעדיף קרמיקה קבלים בגלל טווח הטמפרטורות הרחב, החיים הארוכים, דירוג זרם האדוות הגבוה והאמינות הגבוהה שלהם.

כתוצאה מכך, קבל הצימוד (C6) הוא קרמי. המשמעות היא שבהשוואה לקבלים אלקטרוליטיים, יש לו מתח AC גבוה יותר, והמעגל הזה רגיש יותר לשראות דליפה נמוכה.


איור 1 ממיר SEPIC יכול להשתמש במתג בודד כדי להגביר או להגביר

שני משרני 47 uH Coilcraft במעגל זה הם: השראות דליפה נמוכה מאוד (0.5 uH) MSD1260, ושראות דליפה גבוהה יותר (14 uH) MSC1278.

איור 2 מציג את צורות הגל העיקריות של הזרם של שני המשרנים הללו. הצד השמאלי הוא זרם הכניסה של משרן MSC1278 (זורם לפין 1 של L1), והצד הימני הוא צורת הגל של זרם הכניסה MSD1260. הזרם משמאל הוא מקרה כללי.

הזרם הוא בעיקר ה-DC של רכיב ה-AC המשולש שלו. צורת הגל מימין היא תוצאה של שימוש במתח AC גבוה של המשרן המצמד וערך השראות דליפה נמוך. זרם השיא הוא כמעט פי שניים מזרם הכניסה DC, וזרם ה-RMS הוא 50% יותר ממקרה השראות הדליפה הגבוהה.


(א) מחובר רופף

(ב) צמוד הדוק
איור 2 השראות דליפה נמוכה (בצד ימין) מביאה זרם לולאת משרן מצמד רציני

ברור שלשימוש במשרנים מחוברים הדוק לסינון הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) של ספקי כוח כאלה יהיו בעיות נוספות. יחס זרם הכניסה AC בין שני העיצובים הללו הוא בערך 5:1, מה שאומר שנדרשת הנחתה של 14 dB. ההשפעה השנייה של זרם הלולאה הגבוה הזה היא ההשפעה על יעילות הממיר.

מכיוון שיש 50% יותר זרם RMS באספקת החשמל, הפסדי ההולכה יוכפלו יותר מפי שניים. איור 3 משווה את היעילות של שני משרנים אלה (שאר המעגל נשאר ללא שינוי). בעת המרה מ-12V ל-12V, שתי התוצאות טובות מאוד - שתיהן בסביבות 90%. עם זאת, היעילות של משרנים מחוברים רופפים גבוהה ב-1 עד 2% בטווח העומס, והתנגדות DC שלו זהה לזו של משרנים מחוברים הדוק.


איור 3 בגלל פחות זרם, השראות דליפה גבוהה (MSC1278) מייצרת יעילות גבוהה יותר

בקיצור, המשרן המצורף בממיר SEPIC יכול להקטין את גודל ספק הכוח ולהפחית את עלות ספק הכוח. המשרנים אינם צריכים להיות מחוברים בחוזקה. למעשה, צימוד הדוק מגביר את הזרם באספקת החשמל, מה שמקשה על סינון הקלט ומפחית את היעילות. הדרך הקלה ביותר לבחור את ערך השראות הדליפה המתאים היא להשתמש בסימולציה. עם זאת, אתה יכול גם להעריך את המתח של קבל הצימוד תחילה, לאחר מכן להגדיר את זרם האדוות המותר, ולבסוף לחשב את השראות הדליפה המינימלית.