Советы по проектированию источников питания: обратите внимание на ток контура индуктивности, связанный с SEPIC. Часть 1

В этих «Советах по проектированию источников питания» мы определим некоторые требования к индуктивности рассеяния для связанных индукторов в топологии SEPIC.

SEPIC — очень полезная топология, когда электрическая изоляция между первичной и вторичной цепями не требуется, а входное напряжение выше или ниже выходного. Когда требуется защита от короткого замыкания, мы можем использовать ее для замены повышающего преобразователя.

Преобразователь SEPIC характеризуется работой с одним переключателем и постоянным входным током, что приводит к снижению электромагнитных помех (ЭМП). В этой топологии (показанной на рисунке 1) можно использовать два отдельных индуктора (или потому, что формы напряжения индукторов схожи), поэтому вы также можете использовать связанные Индуктор, как показано на рисунке.

Поскольку его размер и стоимость меньше, чем у двух отдельных индукторов, спаренные индукторы весьма привлекательны. Недостатком является то, что стандартные индукторы не всегда оптимизированы для всех возможных применений.

Советы по проектированию источников питания: обратите внимание на ток в контуре индуктивности, связанный с SEPIC - Часть 1
Рисунок 1 Преобразователь SEPIC использует переключатель для повышения и понижения выходного напряжения.

Формы сигналов тока и напряжения в этой схеме аналогичны обратным схемам режима непрерывного тока (CCM). Когда Q1 включен, он использует входное напряжение основного каскада связанной катушки индуктивности для формирования энергии в цепи.

Когда Q1 выключается, напряжение на индуктивности меняется на противоположное и затем фиксируется на уровне выходного напряжения. конденсатор C_AC — разница между SEPIC и обратной цепью; когда Q1 включен, ток вторичной обмотки протекает через него, а затем заземляется. Когда Q1 выключен, ток первичной катушки индуктивности протекает через C_AC, тем самым увеличивая выходной ток, протекающий через D1.

По сравнению с обратной схемой большим преимуществом этой топологии является то, что напряжения на полевом транзисторе и диоде фиксируются C_AC, и в схеме очень мало звонков. Таким образом, мы можем использовать более низкое напряжение и, таким образом, создать устройство с более высоким КПД.

Поскольку эта топология аналогична обратной топологии, многие могут подумать, что требуется набор сильно связанных обмоток. Однако, это не так. На рисунке 2 показаны два рабочих состояния непрерывного SEPIC: трансформатор был смоделирован с помощью индуктивности рассеяния (LL), индуктивности намагничивания (LM) и идеального трансформатора (T).

После проверки напряжение индуктивности рассеяния равно напряжению C_AC. Следовательно, небольшое значение C_AC или большое переменное напряжение с небольшой индуктивностью рассеяния приведет к образованию большого тока в контуре. Большие токи контура снизят эффективность и характеристики преобразователя по электромагнитным помехам, и такая ситуация нежелательна. Один из способов уменьшить этот большой контурный ток — увеличить конденсатор связи (C_AC).

Однако за это приходится платить ценой, размером и надежностью. Более хитрый метод — увеличить индуктивность рассеяния, чего можно легко добиться, если выбрать специальный магнитный компонент.

2) MOSFET включен: V_LL V =_{C_AC}-ВИН = ∆В_{C_AC}(Часть DC удалена)

2b) МОП-транзистор выкл.: В_LL = ВИН + В_ВНЕ -V_{C_AC}-V_ВНЕ = ∆В_{C_AC}(Часть DC удалена)
Рис. 2a и 2b Преобразователь SEPIC в двух рабочих состояниях.

Напряжение переменного тока индуктивности рассеяния равно напряжению на конденсаторе связи.

Интересно, что очень немногие производители осознали этот факт, и многие производители производят индукторы с низкой индуктивностью рассеяния для приложений SEPIC.

С другой стороны, у Coilcraft есть MSD47 на 1260 мкГн с индуктивностью рассеяния около 0.5 мкГн. В то же время недавно были разработаны и другие варианты этой конструкции, имеющие индуктивность рассеяния более 10 мкГн. Он будет представлен в «, так что следите за обновлениями».