電源設(shè)計(jì)小貼士 32：注意 SEPIC 耦合電感回路電流—第 1 部分

在這篇《電源設(shè)計(jì)小貼士》中，我們將確定 SEPIC 拓?fù)渲?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/耦合電感">耦合電感的一些漏電感要求。在不要求主級(jí)電路和次級(jí)電路之間電氣隔離且輸入電壓高于或者低于輸出電壓時(shí)，SEPIC 是一種非常有用的拓?fù)洹Ｔ谝蠖搪冯娐繁Ｗo(hù)時(shí)，我們可以使用它來(lái)代替升壓轉(zhuǎn)換器。SEPIC 轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)是單開(kāi)關(guān)工作和連續(xù)輸入電流，從而帶來(lái)較低的電磁干擾 (EMI)。這種拓?fù)洌ㄈ?b>圖 1 所示）可使用兩個(gè)單獨(dú)的電感（或者由于電感的電壓波形類似），因此還可以使用一個(gè)耦合電感，如圖所示。因其體積和成本均小于兩個(gè)單獨(dú)的電感，耦合電感頗具吸引力。其存在的缺點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)電感并非總是針對(duì)全部可能的應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化。

這種電路的電流和電壓波形與連續(xù)電流模式 (CCM) 反向電路類似。開(kāi)啟 Q1 時(shí)，其利用耦合電感主級(jí)的輸入電壓，在電路中形成能量。關(guān)閉 Q1 時(shí)，電感的電壓逆轉(zhuǎn)，然后被鉗制到輸出電壓。電容 C_AC 便為 SEPIC 與反向電路的差別所在；Q1　開(kāi)啟時(shí)，次級(jí)電感電流流過(guò)它然后接地。Q1 關(guān)閉時(shí)，主級(jí)電感電流流過(guò)C_AC，從而增加流經(jīng) D1 的輸出電流。相比反向電路，這種拓?fù)涞囊粋€(gè)較大好處是 FET 和二極管電壓均受到 C_AC 的鉗制，并且電路中很少有振鈴。這樣，我們便可以選擇使用更低的電壓，并由此而產(chǎn)生更高功效的器件。

由于這種拓?fù)渑c反向拓?fù)漕愃?，因此許多人會(huì)認(rèn)為要求有一套緊密耦合的繞組。然而，情況卻并非如此。圖 2 顯示了連續(xù) SEPIC 的兩個(gè)工作狀態(tài)，其變壓器已通過(guò)漏電感 (LL)、磁化電感 (LM) 和一個(gè)理想變壓器 (T) 建模。經(jīng)檢查，漏電感的電壓等于 C_AC 的電壓。因此，較小值 C_AC 或者較小漏電感的大 AC 電壓會(huì)形成較大的回路電流。較大的回路電流會(huì)降低轉(zhuǎn)換器的效率和 EMI 性能，而這種情況是我們所不希望出現(xiàn)的。減少這種大回路電流的一種方法是增加耦合電容 (C_AC)。但是，這樣做是以成本、尺寸和可靠性為代價(jià)的。一種更為精明的方法是增加漏電感，其在指定某個(gè)定制磁性組件的情況下可以很輕松地實(shí)現(xiàn)。

2a）MOSFET 開(kāi)啟：V_LL = V_{C_AC} - VIN = ?V_{C_AC}（DC 部分刪除）

有趣的是，極少的廠商已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了這一事實(shí)，并且許多廠商已經(jīng)針對(duì) SEPIC 應(yīng)用生產(chǎn)出了低漏電感的電感。另一方面，Coilcraft 擁有約 0.5 uH 漏電感的 47 uH MSD1260，同時(shí)還于最新開(kāi)發(fā)出了這種設(shè)計(jì)的其他版本，其具有 10 uH 以上的漏電感，我們將在下次的《電源設(shè)計(jì)小貼士》中對(duì)其進(jìn)行介紹，敬請(qǐng)期待。

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《SEPIC 轉(zhuǎn)換器從漏電感中受益匪淺》，作者：Betten, John，PowerPulse.net, http://www.powerpulse.net/techPaper.php?paperID=153

Coilcraft Catalog, 《MSD1260 產(chǎn)品說(shuō)明書》。