電源設計のヒント:SEPIC結合インダクタループ電流に注意してください-パート2

更新日: 12 年 2023 月 XNUMX 日
この「電源設計のヒント」では、「電源設計のヒント #32-パート 1」、つまり、SEPIC トポロジにおける結合インダクタの漏れインダクタンス要件を決定する方法の説明を続けます。
先ほど、カップリングの AC 電圧が低下する状況について説明しました。 コンデンサ 結合インダクタの漏れインダクタンスに適用されます。漏れインダクタンス電圧により、電源に大きなループ電流が発生します。第2回では、疎結合インダクタと密結合インダクタで構成した電源の測定結果を紹介します。

私たちは 回路 図1に示し、それを説明しました。 この回路は自動車市場で使用できます。 ここでは、8Vから36Vまでの広い範囲の入力があり、安定した12V出力より上または下になります。 自動車市場はセラミックを好む コンデンサ その理由は、広い温度範囲、長寿命、高いリップル電流定格、および高い信頼性です。

その結果、カップリング コンデンサ (C6) はセラミックになります。 これは、電解コンデンサと比較して AC 電圧が高く、この回路が低い漏れインダクタンスに対してより敏感であることを意味します。


図1SEPICコンバータは、単一のスイッチを使用してバックまたはブーストできます

この回路内の 47 つの 0.5 uH コイルクラフト インダクタは、非常に低い漏れインダクタンス (1260 uH) MSD14 と、より高い漏れインダクタンス (1278 uH) MSCXNUMX です。

図 2 に、これら 1278 つのインダクタの一次電流波形を示します。 左側はMSC1インダクタの入力電流(L1のピン1260に流れ込む)、右側はMSDXNUMXの入力電流波形です。 左側の電流は一般的な場合です。

電流は主に、その三角波 AC 成分の DC です。 右側の波形は、結合インダクタの高い AC 電圧と低い漏れインダクタンス値を使用した結果です。 ピーク電流は DC 入力電流のほぼ 50 倍で、RMS 電流は漏れインダクタンスが高い場合より XNUMX% 大きくなります。


(a)緩く結合

(b)密結合
図2低漏れインダクタンス(右側)は深刻な結合インダクタループ電流をもたらします

このような電源の電磁干渉 (EMI) フィルタリングに密結合インダクタを使用すると、さらに多くの問題が発生することは明らかです。 これら 5 つの設計間の AC 入力電流比は約 1:14 で、これは XNUMX dB の減衰が必要であることを意味します。 この高いループ電流の XNUMX 番目の影響は、コンバータの効率への影響です。

電源には 50% 多い RMS 電流が存在するため、伝導損失は 3 倍以上になります。 図 12 は、これら 12 つのインダクタの効率を比較しています (回路の残りの部分は変更されていません)。 90V から 1V に変換した場合、どちらの結果も非常に良好で、どちらも約 2% でした。 ただし、疎結合インダクタの効率は負荷範囲で XNUMX ~ XNUMX% 高く、DC 抵抗は密結合インダクタのそれと同じです。


図3電流が少ないため、漏れインダクタンスが高い(MSC1278)と効率が高くなります

つまり、SEPICコンバータの結合インダクタは、電源のサイズを縮小し、電源のコストを削減することができます。 インダクタは密結合する必要はありません。 実際、密結合は電源の電流を増加させ、入力フィルタリングを複雑にし、効率を低下させます。 適切な漏れインダクタンス値を選択する最も簡単な方法は、シミュレーションを使用することです。 ただし、最初にカップリングコンデンサの電圧を推定し、次に許容リップル電流を設定し、最後に最小漏れインダクタンスを計算することもできます。