SEPIC耦合電感回路電流

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://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/耦合">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)，我們可以使用它來代替升壓轉(zhuǎn)換器。SEPIC 轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)是單開關(guān)工作和連續(xù)輸入電流，從而帶來較低的電磁干擾(EMI)。這種拓?fù)?如圖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。

　　圖1 SEPIC 轉(zhuǎn)換器使用一個(gè)開關(guān)來升降輸出電壓

　　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　開啟時(shí)，次級(jí)電感電流流過它然后接地。Q1 關(guān)閉時(shí)，主級(jí)電感電流流過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 開啟：VLL = VC_AC - VIN = ?VC_AC(DC 部分刪除)

　　2b) MOSFET關(guān)閉: VLL = VIN + VOUT - VC_AC - VOUT = ?VC_AC (DC 部分刪除)

　　圖2a 和2b SEPIC 轉(zhuǎn)換器的兩種工作狀態(tài)。