Dicas para projeto de fonte de alimentação: Preste atenção à corrente de loop de indutor acoplado SEPIC - Parte 2

Atualização: 12 de dezembro de 2023
Nestas “Dicas de projeto de fonte de alimentação”, continuamos a discussão de “Dicas de projeto de fonte de alimentação nº 32-Parte 1”, ou seja, como determinar os requisitos de indutância de fuga do indutor acoplado na topologia SEPIC.
Anteriormente, discutimos a situação em que a tensão CA do acoplamento capacitor é aplicado à indutância de vazamento do indutor de acoplamento. A tensão de indutância de vazamento causará uma grande corrente de loop na fonte de alimentação. Na Parte 2, apresentaremos alguns resultados de medição de fontes de alimentação construídas com indutores fracamente acoplados e indutores fortemente acoplados.

Nós construímos o o circuito mostrado na Figura 1 e o descreveu. Este circuito pode ser utilizado no mercado automotivo. Aqui, ele tem uma ampla faixa de entrada de 8 V a 36 V, que pode estar acima ou abaixo da saída estável de 12 V. O mercado automotivo prefere a cerâmica capacitores devido à sua ampla faixa de temperatura, longa vida útil, alta corrente de ondulação e alta confiabilidade.

Como resultado, o capacitor de acoplamento (C6) é cerâmico. Isso significa que, comparado aos capacitores eletrolíticos, ele possui uma tensão CA mais alta e este circuito é mais sensível à baixa indutância de vazamento.


Figura 1 O conversor SEPIC pode usar uma única chave para resistir ou aumentar

Os dois indutores Coilcraft de 47 uH neste circuito são: uma indutância de vazamento muito baixa (0.5 uH) MSD1260 e uma indutância de vazamento mais alta (14 uH) MSC1278.

A Figura 2 mostra as formas de onda da corrente primária desses dois indutores. O lado esquerdo é a corrente de entrada do indutor MSC1278 (fluindo para o pino 1 de L1), e o lado direito é a forma de onda da corrente de entrada do MSD1260. A corrente à esquerda é um caso geral.

A corrente é principalmente a CC de seu componente CA triangular. A forma de onda à direita é o resultado do uso da alta tensão CA do indutor acoplado e de um baixo valor de indutância de fuga. A corrente de pico é quase o dobro da corrente de entrada CC e a corrente RMS é 50% maior do que o caso de alta indutância de vazamento.


(a) Fracamente acoplado

(b) Fortemente acoplado
Figura 2 Baixa indutância de vazamento (à direita) traz séria corrente de circuito de indutor acoplado

Obviamente, o uso de indutores fortemente acoplados para filtragem de interferência eletromagnética (EMI) de tais fontes de alimentação terá mais problemas. A relação de corrente de entrada CA entre esses dois projetos é de aproximadamente 5:1, o que significa que é necessária uma atenuação de 14 dB. O segundo efeito desta alta corrente de circuito é o efeito na eficiência do conversor.

Como há 50% mais corrente RMS na fonte de alimentação, as perdas por condução mais que duplicarão. A Figura 3 compara a eficiência desses dois indutores (o resto do circuito permanece inalterado). Ao converter de 12V para 12V, ambos os resultados são muito bons – ambos estão em torno de 90%. No entanto, a eficiência dos indutores fracamente acoplados é 1 a 2% maior na faixa de carga e sua resistência CC é a mesma dos indutores fortemente acoplados.


Figura 3 Devido a menos corrente, alta indutância de fuga (MSC1278) produz maior eficiência

Em suma, o indutor acoplado no conversor SEPIC pode reduzir o tamanho da fonte de alimentação e reduzir o custo da fonte de alimentação. Os indutores não precisam ser fortemente acoplados. Na verdade, o acoplamento firme aumenta a corrente na fonte de alimentação, o que complica a filtragem de entrada e reduz a eficiência. A maneira mais fácil de selecionar o valor de indutância de fuga apropriado é usar simulação. No entanto, você também pode estimar a tensão do capacitor de acoplamento primeiro, depois definir a corrente de ondulação permitida e, por fim, calcular a indutância de fuga mínima.