Petua untuk Reka Bentuk Bekalan Kuasa: Beri perhatian kepada arus gelung induktor gandingan SEPIC-Bahagian 2

Kemas kini: 12 Disember 2023
Dalam "Petua Reka Bentuk Bekalan Kuasa" ini, kami meneruskan perbincangan mengenai "Petua Reka Bentuk Bekalan Kuasa #32-Bahagian 1", iaitu, bagaimana untuk menentukan keperluan kearuhan kebocoran bagi induktor berganding dalam topologi SEPIC.
Terdahulu, kami membincangkan keadaan di mana voltan AC gandingan kapasitor digunakan pada kearuhan kebocoran induktor gandingan. Voltan kearuhan kebocoran akan menyebabkan arus gelung besar dalam bekalan kuasa. Dalam Bahagian 2, kami akan memperkenalkan beberapa hasil pengukuran bekalan kuasa yang dibina dengan induktor gandingan longgar dan induktor gandingan rapat.

Kami membina litar ditunjukkan dalam Rajah 1 dan menerangkannya. Litar ini boleh digunakan dalam pasaran automotif. Di sini, ia mempunyai input julat luas daripada 8V hingga 36V, yang boleh berada di atas atau di bawah output 12-V yang stabil. Pasaran automotif lebih suka seramik Kapasitor kerana julat suhu yang luas, jangka hayat yang panjang, penarafan arus riak yang tinggi dan kebolehpercayaan yang tinggi.

Akibatnya, kapasitor gandingan (C6) adalah seramik. Ini bermakna berbanding dengan kapasitor elektrolitik, ia mempunyai voltan AC yang lebih tinggi, dan litar ini lebih sensitif kepada kearuhan kebocoran yang rendah.


Rajah 1 Penukar SEPIC boleh menggunakan satu suis untuk menyokong atau meningkatkan

Dua induktor Coilcraft 47 uH dalam litar ini ialah: kearuhan kebocoran yang sangat rendah (0.5 uH) MSD1260, dan kearuhan kebocoran yang lebih tinggi (14 uH) MSC1278.

Rajah 2 menunjukkan bentuk gelombang arus primer kedua-dua induktor ini. Bahagian kiri ialah arus masukan bagi induktor MSC1278 (mengalir ke pin 1 L1), dan sebelah kanan ialah bentuk gelombang arus input MSD1260. Arus di sebelah kiri adalah kes umum.

Arus terutamanya DC komponen AC segi tiga. Bentuk gelombang di sebelah kanan adalah hasil daripada penggunaan voltan AC yang tinggi bagi induktor berganding dan nilai kearuhan kebocoran yang rendah. Arus puncak hampir dua kali ganda arus input DC, dan arus RMS adalah 50% lebih daripada kes kearuhan kebocoran tinggi.


(a) Digandingkan secara longgar

(b) Diganding rapat
Rajah 2 Kearuhan kebocoran rendah (di sebelah kanan) membawa arus gelung induktor berganding yang serius

Jelas sekali, menggunakan induktor berganding rapat untuk penapisan gangguan elektromagnet (EMI) bekalan kuasa sedemikian akan mempunyai lebih banyak masalah. Nisbah arus input AC antara kedua-dua reka bentuk ini adalah lebih kurang 5:1, yang bermaksud bahawa pengecilan 14 dB diperlukan. Kesan kedua arus gelung tinggi ini ialah kesan ke atas kecekapan penukar.

Oleh kerana terdapat 50% lebih arus RMS dalam bekalan kuasa, kehilangan pengaliran akan lebih daripada dua kali ganda. Rajah 3 membandingkan kecekapan kedua-dua induktor ini (selebihnya litar kekal tidak berubah). Apabila menukar daripada 12V kepada 12V, kedua-dua keputusan adalah sangat baik-kedua-duanya adalah sekitar 90%. Walau bagaimanapun, kecekapan induktor gandingan longgar adalah 1 hingga 2% lebih tinggi dalam julat beban, dan rintangan DCnya adalah sama seperti induktor gandingan rapat.


Rajah 3 Disebabkan arus kurang, kearuhan kebocoran tinggi (MSC1278) menghasilkan kecekapan yang lebih tinggi

Ringkasnya, induktor berganding dalam penukar SEPIC boleh mengurangkan saiz bekalan kuasa dan mengurangkan kos bekalan kuasa. Induktor tidak perlu digandingkan dengan ketat. Malah, gandingan yang ketat meningkatkan arus dalam bekalan kuasa, yang merumitkan penapisan input dan mengurangkan kecekapan. Cara paling mudah untuk memilih nilai kearuhan kebocoran yang sesuai adalah dengan menggunakan simulasi. Walau bagaimanapun, anda juga boleh menganggarkan voltan kapasitor gandingan terlebih dahulu, kemudian tetapkan arus riak yang dibenarkan, dan akhirnya mengira kearuhan kebocoran minimum.