เคล็ดลับสำหรับการออกแบบพาวเวอร์ซัพพลาย: ให้ความสนใจกับ SEPIC coupled inductor loop current-Part 2

อัปเดต: 12 ธันวาคม 2023
ใน "เคล็ดลับการออกแบบพาวเวอร์ซัพพลาย" นี้ เราจะพูดถึง "เคล็ดลับการออกแบบพาวเวอร์ซัพพลาย #32-ตอนที่ 1" ต่อไป นั่นคือวิธีการกำหนดข้อกำหนดการเหนี่ยวนำการรั่วไหลของตัวเหนี่ยวนำคู่ในโทโพโลยี SEPIC
ก่อนหน้านี้เราได้กล่าวถึงสถานการณ์ที่แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับของคัปปลิ้ง capacitor ถูกนำไปใช้กับความเหนี่ยวนำการรั่วไหลของตัวเหนี่ยวนำคัปปลิ้ง แรงดันไฟเหนี่ยวนำการรั่วไหลจะทำให้เกิดกระแสลูปขนาดใหญ่ในแหล่งจ่ายไฟ ในส่วนที่ 2 เราจะแนะนำผลการวัดบางส่วนของแหล่งจ่ายไฟที่สร้างด้วยตัวเหนี่ยวนำคู่ที่หลวมและตัวเหนี่ยวนำคู่ที่แน่น

เราสร้าง วงจรไฟฟ้า แสดงในรูปที่ 1 และอธิบายไว้ วงจรนี้สามารถใช้ในตลาดรถยนต์ได้ ที่นี่มีอินพุตหลากหลายตั้งแต่ 8V ถึง 36V ซึ่งสามารถอยู่เหนือหรือใต้เอาต์พุต 12-V ที่เสถียรได้ ตลาดยานยนต์ชอบเซรามิก ตัวเก็บประจุ เนื่องจากมีช่วงอุณหภูมิที่กว้าง อายุการใช้งานยาวนาน อัตรากระแสกระเพื่อมสูง และความน่าเชื่อถือสูง

ส่งผลให้ตัวเก็บประจุคัปปลิ้ง (C6) เป็นเซรามิก ซึ่งหมายความว่าเมื่อเปรียบเทียบกับตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า จะมีแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับสูงกว่า และวงจรนี้มีความไวต่อการเหนี่ยวนำการรั่วไหลต่ำมากกว่า


รูปที่ 1 ตัวแปลง SEPIC สามารถใช้สวิตช์เดียวเพื่อบั๊กหรือเพิ่ม

ตัวเหนี่ยวนำคอยล์คราฟท์ 47 uH สองตัวในวงจรนี้คือ: ตัวเหนี่ยวนำการรั่วไหลที่ต่ำมาก (0.5 uH) MSD1260 และความเหนี่ยวนำการรั่วไหลที่สูงขึ้น (14 uH) MSC1278

รูปที่ 2 แสดงรูปคลื่นกระแสหลักของตัวเหนี่ยวนำทั้งสองนี้ ด้านซ้ายคือกระแสอินพุตของตัวเหนี่ยวนำ MSC1278 (ไหลเข้าสู่พิน 1 ของ L1) และด้านขวาคือรูปคลื่นกระแสอินพุต MSD1260 กระแสด้านซ้ายเป็นกรณีทั่วไป

กระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่เป็น DC ของส่วนประกอบ AC สามเหลี่ยม รูปคลื่นทางด้านขวาเป็นผลมาจากการใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับสูงของตัวเหนี่ยวนำคู่และค่าตัวเหนี่ยวนำการรั่วไหลต่ำ กระแสพีคมีค่าเกือบสองเท่าของกระแสอินพุท DC และกระแส RMS มากกว่าเคสตัวเหนี่ยวนำการรั่วไหลสูง 50%


(ก) ควบคู่กันอย่างหลวม ๆ

(ข) แนบแน่น
รูปที่ 2 การเหนี่ยวนำการรั่วไหลต่ำ (ด้านขวา) ทำให้เกิดกระแสลูปเหนี่ยวนำคู่ที่รุนแรง

เห็นได้ชัดว่าการใช้ตัวเหนี่ยวนำคู่ที่แน่นหนาสำหรับการกรองสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ของอุปกรณ์จ่ายไฟดังกล่าวจะมีปัญหามากขึ้น อัตราส่วนกระแสอินพุต AC ระหว่างการออกแบบทั้งสองนี้อยู่ที่ประมาณ 5:1 ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องลดทอนลง 14 dB ผลกระทบประการที่สองของกระแสลูปสูงนี้คือผลกระทบต่อประสิทธิภาพของคอนเวอร์เตอร์

เนื่องจากมีกระแส RMS มากกว่า 50% ในแหล่งจ่ายไฟ การสูญเสียการนำไฟฟ้าจึงมากกว่าสองเท่า รูปที่ 3 เปรียบเทียบประสิทธิภาพของตัวเหนี่ยวนำทั้งสองนี้ (ส่วนที่เหลือของวงจรยังคงไม่เปลี่ยนแปลง) เมื่อแปลงจาก 12V เป็น 12V ผลลัพธ์ทั้งสองจะดีมาก โดยทั้งคู่อยู่ที่ประมาณ 90% อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของตัวเหนี่ยวนำที่ต่อคู่หลวมจะสูงกว่าในช่วงโหลด 1 ถึง 2% และความต้านทาน DC จะเหมือนกับของตัวเหนี่ยวนำที่ต่อคู่อย่างแน่นหนา


รูปที่ 3 เนื่องจากกระแสไฟน้อยกว่า ความเหนี่ยวนำการรั่วไหลสูง (MSC1278) ทำให้เกิดประสิทธิภาพที่สูงขึ้น

กล่าวโดยย่อ ตัวเหนี่ยวนำคู่ในตัวแปลง SEPIC สามารถลดขนาดของแหล่งจ่ายไฟและลดต้นทุนของแหล่งจ่ายไฟ ตัวเหนี่ยวนำไม่จำเป็นต้องมีการเชื่อมต่ออย่างแน่นหนา ในความเป็นจริง คัปปลิ้งแน่นจะเพิ่มกระแสในแหล่งจ่ายไฟ ซึ่งทำให้การกรองอินพุตซับซ้อนและลดประสิทธิภาพ วิธีที่ง่ายที่สุดในการเลือกค่าตัวเหนี่ยวนำการรั่วไหลที่เหมาะสมคือการใช้การจำลอง อย่างไรก็ตาม คุณสามารถประมาณแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุแบบคัปปลิ้งก่อน จากนั้นตั้งค่ากระแสไฟกระเพื่อมที่อนุญาตได้ และสุดท้ายคำนวณค่าความเหนี่ยวนำการรั่วไหลขั้นต่ำ