基于反相SEPIC的高效率降壓/升壓轉(zhuǎn)換器的設(shè)計
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本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/176022.htm
精確計算初級開關(guān)的開關(guān)損耗超出了本文的范圍，但應(yīng)注意，從高阻態(tài)變?yōu)榈妥钁B(tài)時，MOSFET上的電壓擺輻約為~VIN + VOUT 至 ~0 V，流經(jīng)開關(guān)的電流擺輻為0 A至IOUT[1/(1 – D)]。由于擺幅如此之高，開關(guān)損耗可能是主要損耗，這是挑選MOSFET時應(yīng)注意的一點;對于MOSFET，反向傳輸電容((CRSS)與RDS(ON)成反比。
初級開關(guān)和次級開關(guān)的漏極-源極擊穿電壓(BVDSS均須大于輸入電壓與輸出電壓之和(見圖5)。
峰峰值輸出電壓紋波(VRIPPLE)可通過下式近似計算：
(17)
流經(jīng)輸出電容的電流均方根值 (I rms COUT) 為：
(18)
方程式12所表示的峰峰值電感電流(IL)取決于輸入電壓，因此必須確保當此參數(shù)改變時，輸出電壓紋波不會超過規(guī)定值，并且流經(jīng)輸出電容的均方根電流不會超過其額定值。
對于利用ADP1877實現(xiàn)的同步反向SEPIC，輸入電壓與輸出電壓之和不得超過14.5 V，因為電荷泵電容與開關(guān)節(jié)點相連，當初級開關(guān)接通時，其電壓達到VIN + VOUT。
實驗室結(jié)果
圖8顯示5 V輸出、3 V和5.5 V輸入時同步反向SEPIC的功效與負載電流的關(guān)系。對于需要在3.3 V和5.0 V輸入軌之間切換的應(yīng)用，或者當實時調(diào)整輸入電壓以優(yōu)化系統(tǒng)效率時，這是常見情況。采用1 A至2 A負載時，無論輸入電壓高于或低于輸出電壓，轉(zhuǎn)換器的效率均超過90%。
圖8. 效率與負載電流的關(guān)系
與圖8相關(guān)的功率器件材料清單見表1，其中僅采用常見的現(xiàn)成器件。一項具可比性的異步設(shè)計采用一個具有低正向壓降的業(yè)界領(lǐng)先肖特基二極管代替QL1，在以上兩種輸入電壓下，其滿載時的效率低近10%。此外，異步設(shè)計尺寸更大、成本更高，而且可能需要昂貴的散熱器。
表1. 功率器件
標志符產(chǎn)品型號制造廠商值封裝備注
QH1/QL1FDS6572AFairchild Semiconductor20 BVDSSSO8功率 MOSFET/6 mΩ (最大值) @ 4.5 Vgs @ 25°C Tj
L1A/BPCA20EFD-U10S002TDK每個繞組3.4 µH30 mm × 22 mm × 12 mm1:1:1:1:1:1 耦合電感/鐵氧體/每個繞組35.8 mΩ (最大值) DCR
結(jié)束語
許多市場對輸出電壓高于或低于輸入電壓(升壓/降壓)的高效率同相轉(zhuǎn)換器的需求都在不斷增長。ADI公司的雙通道同步開關(guān)控制器ADP1877允許用低損耗MOSFET代替常用于功率級的高損耗功率二極管，從而提高效率，降低成本，縮小電路尺寸，使系統(tǒng)達到苛刻的能耗要求。只要遵循幾項原則就能快速算出可靠補償所需的元件值，并且利用常見的現(xiàn)成器件便可實現(xiàn)高效率。
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