전원 공급 장치 설계를 위한 팁: SEPIC 결합 인덕터 루프 전류에 주의하십시오-2부

업데이트: 12년 2023월 XNUMX일
이번 "전원 공급 장치 설계 팁"에서는 "전원 공급 장치 설계 팁 #32-1부", 즉 SEPIC 토폴로지에서 결합 인덕터의 누설 인덕턴스 요구 사항을 결정하는 방법에 대해 계속해서 논의합니다.
앞서 우리는 커플링의 AC 전압이 콘덴서 커플링 인덕터의 누설 인덕턴스에 적용됩니다. 누설 인덕턴스 전압은 전원 공급 장치에 큰 루프 전류를 발생시킵니다. 2부에서는 느슨하게 결합된 인덕터와 강하게 결합된 인덕터로 구성된 전원 공급 장치의 측정 결과를 소개합니다.

우리는 회로 그림 1에 표시하고 설명했습니다. 이 회로는 자동차 시장에서 사용할 수 있습니다. 여기에서 8V ~ 36V의 넓은 입력 범위를 가지며 안정적인 12V 출력보다 높거나 낮을 수 있습니다. 자동차 시장은 세라믹을 선호합니다 커패시터 넓은 온도 범위, 긴 수명, 높은 리플 전류 등급 및 높은 신뢰성 때문입니다.

결과적으로 커플링 커패시터(C6)는 세라믹입니다. 이는 전해 커패시터에 비해 AC 전압이 더 높고 이 회로가 낮은 누설 인덕턴스에 더 민감하다는 것을 의미합니다.


그림 1 SEPIC 컨버터는 단일 스위치를 사용하여 벅 또는 부스트할 수 있습니다.

이 회로에 있는 두 개의 47uH Coilcraft 인덕터는 매우 낮은 누설 인덕턴스(0.5uH) MSD1260과 더 높은 누설 인덕턴스(14uH) MSC1278입니다.

그림 2는 이 두 인덕터의 1278차 전류 파형을 보여줍니다. 왼쪽은 MSC1 인덕터의 입력 전류(L1의 핀 1260로 흐르는)이고 오른쪽은 MSDXNUMX 입력 전류 파형입니다. 왼쪽의 전류는 일반적인 경우입니다.

전류는 주로 삼각형 AC 구성 요소의 DC입니다. 오른쪽 파형은 커플드 인덕터의 높은 AC 전압과 낮은 누설 인덕턴스 값을 사용한 결과입니다. 피크 전류는 DC 입력 전류의 거의 두 배이고, RMS 전류는 높은 누설 인덕턴스의 경우보다 50% 더 높습니다.


(a) 느슨하게 결합

(b) 긴밀하게 결합
그림 2 낮은 누설 인덕턴스(오른쪽)는 결합된 인덕터 루프 전류를 심각하게 만듭니다.

분명히, 그러한 전원 공급 장치의 전자기 간섭(EMI) 필터링을 위해 긴밀하게 결합된 인덕터를 사용하면 더 많은 문제가 발생합니다. 이 두 설계 간의 AC 입력 전류 비율은 약 5:1입니다. 이는 14dB의 감쇠가 필요함을 의미합니다. 이 높은 루프 전류의 두 번째 효과는 컨버터 효율에 미치는 영향입니다.

전원 공급 장치에는 RMS 전류가 50% 더 많기 때문에 전도 손실은 두 배 이상 증가합니다. 그림 3은 이 두 인덕터의 효율을 비교합니다(나머지 회로는 변경되지 않음). 12V에서 12V로 변환할 때 두 결과 모두 매우 좋습니다. 둘 다 약 90%입니다. 그러나 느슨하게 결합된 인덕터의 효율은 부하 범위에서 1~2% 더 높으며, DC 저항은 강결합 인덕터와 동일합니다.


그림 3 더 적은 전류로 인해 높은 누설 인덕턴스(MSC1278)가 더 높은 효율을 제공합니다.

요컨대, SEPIC 컨버터의 결합 인덕터는 전원 공급 장치의 크기를 줄이고 전원 공급 장치의 비용을 줄일 수 있습니다. 인덕터는 단단히 결합할 필요가 없습니다. 실제로 긴밀한 결합은 전원 공급 장치의 전류를 증가시켜 입력 필터링을 복잡하게 하고 효율성을 감소시킵니다. 적절한 누설 인덕턴스 값을 선택하는 가장 쉬운 방법은 시뮬레이션을 사용하는 것입니다. 그러나 먼저 결합 커패시터의 전압을 추정한 다음 허용 가능한 리플 전류를 설정하고 마지막으로 최소 누설 인덕턴스를 계산할 수도 있습니다.