Güç Kaynağı Tasarım İpuçları: SEPIC bağlı indüktör döngü akımına dikkat edin-Bölüm 1

Güncelleme: 12 Aralık 2023
Bu “Güç Kaynağı Tasarım İpuçları”nda, SEPIC topolojisindeki bağlı indüktörler için bazı kaçak endüktans gereksinimlerini belirleyeceğiz.
SEPIC, birincil ve ikincil devreler arasında elektriksel izolasyonun gerekli olmadığı ve giriş voltajının çıkış voltajından yüksek veya düşük olduğu durumlarda çok kullanışlı bir topolojidir. Kısa devre koruması gerektiğinde boost dönüştürücüyü değiştirmek için kullanabiliriz.
SEPIC dönüştürücü, tek anahtarlı çalışma ve sürekli giriş akımı ile karakterize edilir ve bu da daha düşük elektromanyetik girişim (EMI) sağlar. Bu topoloji (Şekil 1'de gösterilmektedir) iki ayrı indüktör kullanabilir (veya indüktörlerin voltaj dalga biçimleri benzer olduğundan), böylece birleştirilmiş bir topoloji de kullanabilirsiniz. indüktör, şekilde gösterildiği gibi.
Boyutu ve maliyeti iki ayrı indüktörden daha küçük olduğundan, birleşik indüktörler oldukça caziptir. Dezavantajı ise standart indüktörlerin her zaman tüm olası uygulamalar için optimize edilmemesidir.

Güç Kaynağı Tasarım İpuçları: SEPIC bağlı indüktör döngü akımına dikkat edin-Bölüm 1
Şekil 1 SEPIC dönüştürücü, çıkış voltajını yükseltmek ve düşürmek için bir anahtar kullanır

Bu devrenin akım ve gerilim dalga biçimleri sürekli akım modu (CCM) ters devrelerine benzer. Q1 açıldığında devrede enerji oluşturmak için bağlı indüktör ana kademesinin giriş voltajını kullanır.

Q1 kapatıldığında, indüktör voltajı tersine döner ve ardından çıkış voltajına kenetlenir. kondansatör C_AC, SEPIC ile ters devre arasındaki farktır; Q1 açıldığında, ikincil indüktör akımı bunun içinden akar ve ardından topraklanır. Q1 kapalı olduğunda, birincil indüktör akımı C_AC'den akar, böylece D1'den akan çıkış akımı artar.

Ters devreyle karşılaştırıldığında bu topolojinin büyük bir avantajı, FET ve diyot gerilimlerinin her ikisinin de C_AC tarafından kenetlenmesi ve devrede çok az çınlama olmasıdır. Bu sayede daha düşük bir voltaj kullanmayı tercih edebilir ve böylece daha yüksek verimli bir cihaz üretebiliriz.

Bu topoloji ters topolojiye benzer olduğundan, birçok kişi sıkı bir şekilde bağlanmış bir dizi sargının gerekli olduğunu düşünecektir. Ancak durum böyle değil. Şekil 2, sürekli SEPIC'in iki çalışma durumunu göstermektedir; transformatör, kaçak endüktans (LL), mıknatıslama endüktansı (LM) ve ideal bir transformatör (T) ile modellenmiştir.

Muayeneden sonra kaçak endüktansın voltajı C_AC voltajına eşittir. Bu nedenle, küçük bir C_AC değeri veya küçük bir kaçak endüktansa sahip büyük bir AC voltajı, büyük bir döngü akımı oluşturacaktır. Daha büyük döngü akımları dönüştürücünün verimliliğini ve EMI performansını azaltacaktır ve bu durum istenmeyen bir durumdur. Bu büyük döngü akımını azaltmanın bir yolu birleştirme kapasitörünü (C_AC) arttırmaktır.

Ancak bunun maliyeti, boyutu ve güvenilirliği vardır. Daha akıllıca bir yöntem, özel bir manyetik bileşen belirlendiğinde kolaylıkla elde edilebilecek kaçak endüktansı arttırmaktır.


2a) mosfet açık: VLL = VC_AC -VIN = ∆VC_AC(DC kısmı silinir)


2b) MOSFET kapalı: VLL = VIN + VOUT -VC_AC -VOUT = ∆VC_AC (DC kısmı silindi)
Şekil 2a ve 2b SEPIC dönüştürücünün iki çalışma durumu.

Kaçak endüktansın AC voltajı, birleştirme kapasitör voltajına eşittir.

İlginç bir şekilde, çok az sayıda üretici bu gerçeğin farkına varmıştır ve birçok üretici SEPIC uygulamaları için düşük kaçak endüktanslı indüktörler üretmiştir.

Öte yandan Coilcraft, yaklaşık 47 uH kaçak endüktansa sahip 1260 uH MSD0.5'a sahiptir. Aynı zamanda yakın zamanda bu tasarımın kaçak endüktansı 10 uH'den fazla olan başka versiyonları da geliştirildi. “'da tanıtılacak, bu yüzden bizi izlemeye devam edin.