基于LM2623比率自適應(yīng)門控振蕩器控制的 SEPIC 電路設(shè)計

作者：時間：2012-06-19 來源：網(wǎng)絡(luò)

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簡介

有些應(yīng)用需要穩(wěn)定的輸出電壓，該電壓可能高于也可能低于輸入電壓范圍。這是常見于輸入電壓隨時間而變化的電池供電的系統(tǒng)。

常規(guī)的方法包括增加電池電壓然后將其降低到所需的值。這樣可從電池獲取穩(wěn)定電壓，而不論電池的原始電平如何。

不過，此類方法存在一些缺陷：增加元件數(shù)量和空間、提高成本、降低可靠性并且降低功率傳遞的效率。在本文中，我們將向您介紹從各種電壓輸入源獲得穩(wěn)定電壓的更好方法。

能夠執(zhí)行所需功能的一種轉(zhuǎn)換器是非絕緣 SEPIC，它是單端初級電感轉(zhuǎn)換器（Single-Ended Primary Inductance Converter）的首字母縮略詞。這種轉(zhuǎn)換器能夠，降低或增加輸入電壓。

本文概要介紹基于美國國家半導(dǎo)體公司 LM2623 比率自適應(yīng)門控振蕩器的穩(wěn)壓器控制的 SEPIC 電路的操作。

SEPIC 電路：操作原理
開關(guān)直流/直流轉(zhuǎn)換器中的所有電感器和電容器波形有直流分量和少量非所要求的交流分量組成，是因開關(guān)諧波不完全衰減造成的：

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/160413.htm

其中X(t)可以是電感器或電容器的電流或電壓。但是，輸出開關(guān)紋波, 以及電感器和電容器紋波波形,在任何精心設(shè)計的轉(zhuǎn)換器中應(yīng)足夠的小，因為產(chǎn)生直流輸出是其主要目的。因此，在原理上對開關(guān)紋波的量值比直流分量小得多的假定是正確的。

在該轉(zhuǎn)換器中提供的一般波形的輸出近似以下表示：

這就是所謂的小紋波近似。
電感器和電容器的定義關(guān)系：

讓我們在開關(guān)周期內(nèi)積分：

在穩(wěn)定狀態(tài)下，電感器電流和電容器電壓在一個開關(guān)周期內(nèi)的凈變化必須為零，因此[等式 5] 和[等式 6] 變?yōu)椋?br />

通過將[等式 7] 和[等式 8] 的兩端除以開關(guān)周期獲得等效形式：

這表明，在平衡狀態(tài)下，平均電感器電壓和電容器電流必須具有零直流分量。

這可以直觀地進(jìn)行解釋。如果將直流電壓加于電感器，則流量將持續(xù)增加，并且電感器電流將無限增加。同樣，如果將直流電加于電感器上，則電容器將持續(xù)充電，并且它的電壓將無限增加。
等式[等式 9] 和[等式 10] 稱為電感器伏-秒平衡和電容器電荷平衡原理。

到目前為止所推出的原理,班現(xiàn)在應(yīng)用于推導(dǎo) SEPIC 電路電感器電流和電容器電壓的穩(wěn)態(tài)直流分量。還找到電壓和電流紋波的量值。我們將假定所有元件均是理想的；寄生元件，例如，功率損耗的來源是忽被略的。

在圖 1 中以圖解的形式說明了使用一個開關(guān)和一個二極管的 SEPIC 電路的實(shí)際情況。

圖 1： SEPIC 電路。

此轉(zhuǎn)換器利用四個動態(tài)能量存儲元件：L1 、L2 、C1 和 Cout。

SEPIC 電路的行為強(qiáng)烈依賴于電感器中電流以及電容器中電壓的連續(xù)性。由于存在許多不同的操作模式，因此決定了電感器電流和電容器電壓是連續(xù)還是不連續(xù)。盡管所有的模式均可能存在，但常見的操作模式是C1上的電壓連續(xù)，而L1和L2是連續(xù)傳導(dǎo)，或斷續(xù)傳導(dǎo)。在本文中，我們將提到電感器中的電流從不為零的案例：這種操作模式稱為連續(xù)傳導(dǎo)模式 (CCM)。 CCM 產(chǎn)生較小的電流紋波，這暗含著在電路的無源元件上存在較低的應(yīng)力，并且存在較低的電磁干擾。

正如圖 2a 中所描述的那樣，關(guān)閉開關(guān)時，能量從輸入源傳遞到L1，并從C1傳遞到。在此時間內(nèi)，C2向負(fù)載提供必要的能量。當(dāng)最終打開開關(guān)時，如圖 2b，L1和L2中存儲的能量通過二極管釋放給C1、C2 、和負(fù)載。

圖 2：開關(guān)閉合 (a) 和開啟 (b) 時的能流