適用于汽車(chē)?yán)淦饎?dòng)應(yīng)用的雙開(kāi)關(guān)降壓/升壓技術(shù)

　　仿電流模式可以重建電感器斜坡電流。具體方法是：首先測(cè)量續(xù)流二極管在開(kāi)關(guān)周期結(jié)束時(shí)的電流，然后加上與電感器電流斜坡成比例的斜坡。為了模仿電感器電流的斜坡部份，一個(gè)外部電容器被一個(gè)固定電流充電，而該固定電流與輸入和輸出電壓間的差別成比例。如此一來(lái)，最后出現(xiàn)在電容器的斜坡電壓便可與電感器本身的斜坡電流形成比例關(guān)系。對(duì)于大于50%的占空比，電流模式控制電路會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)子諧波振蕩，而在電流感測(cè)信號(hào)上加入一個(gè)固定斜率的電壓斜坡信號(hào)(即斜率補(bǔ)償)便可有效地預(yù)防這種振蕩。此外，仿電流模式方案的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)電路處于短路或超載時(shí)，電感器的電流不會(huì)出現(xiàn)失控，原因是該電流在降壓開(kāi)關(guān)被啟動(dòng)前已被取樣。假如電感器電流過(guò)大，有關(guān)的周期便會(huì)被省略直至電流下降至過(guò)流閾值以下。

　　斜坡、取樣及保留直流電平、供PWM及電流限制用的仿斜坡信號(hào)、提供仿電流信號(hào)的消隱脈沖電平、具備與電感器電流相同斜率的仿斜坡。

SEPIC拓?fù)渑c單電感器降壓/升壓模式的比較

　　SEPIC是另一種可于寬闊輸入電壓要求下進(jìn)行輸出電壓調(diào)節(jié)的常用拓?fù)浼夹g(shù)。該拓?fù)溆梢粋€(gè)升壓/降壓-升壓級(jí)和一個(gè)降壓級(jí)組合而成。SEPIC是Single Ended Primary Inductance Converter的字首縮寫(xiě)，也就是單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器。字面中的單端表示只用一個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)把能量送入轉(zhuǎn)換器內(nèi)。

　　SEPIC轉(zhuǎn)換器的功能可通過(guò)觀(guān)察圖5中的三個(gè)主要變換級(jí)來(lái)說(shuō)明：

　1)圖5上方表示了SEPIC于開(kāi)關(guān)閉合前的初始狀態(tài)。SEPIC的電容器必須被充電至VIN，其時(shí)的輸出為0V，并且在所有元件中都沒(méi)有電流。

　　2)當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電壓VIN會(huì)被施加到電感器L1，這時(shí)通過(guò)L1的電流突然增加并把能量?jī)?chǔ)存，情況就如升壓拓?fù)湟话恪Ｅc此同時(shí)，相同的VIN亦會(huì)被施加到L2，而該電壓則來(lái)自SEPIC電容器。這時(shí)，SPEIC電容器開(kāi)始將能量通過(guò)流經(jīng)L2的突增電流轉(zhuǎn)移到L2上。在此期間，二極管處于反向偏置。

　　現(xiàn)在，電流在兩個(gè)電感器中流動(dòng)，即使開(kāi)關(guān)再次斷開(kāi)也不會(huì)出現(xiàn)瞬變。

　　3)當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，流經(jīng)L1的電流無(wú)處可走，只好經(jīng)過(guò)SPEIC電容器流往輸出電容器及輸出端，而流經(jīng)L2的電流亦必須流往輸出端。

　　為了讓電流繼續(xù)流經(jīng)L1，開(kāi)關(guān)上的電壓會(huì)被提升到VIN+VOUT+VDIODE的水平，而流經(jīng)SEPIC電容器的電流會(huì)再次把電容器充電，促使它能夠于開(kāi)關(guān)閉合時(shí)把能量傳送到L2。

　　在SEPIC電容器與L2之間存在一個(gè)能量平衡，可以幫助決定SEPIC電容器的數(shù)值，而該數(shù)值越小，操作便越穩(wěn)定。

　　SEPIC轉(zhuǎn)換器的效率會(huì)低于一個(gè)純升壓或降壓拓?fù)?。這主要是因?yàn)槭荜P(guān)聯(lián)的外部元件數(shù)量增加所致。例如在電源路徑中的第二個(gè)功率電感器和SEPIC電容器的損耗便會(huì)影響電路整體的效率。SPEIC電容器是SEPIC轉(zhuǎn)換器中最關(guān)鍵的元素。因?yàn)樗械妮敵龉β识夹枰鹘?jīng)它，所以會(huì)局限這種拓?fù)湓谳^低功率方面的應(yīng)用。

　　比較降壓/升壓拓?fù)渑cSEPIC拓?fù)鋾?huì)發(fā)現(xiàn)：降壓/升壓只需一個(gè)電感器，而且電容器數(shù)量更少一個(gè)。當(dāng)輸入電壓高于輸出電壓時(shí)，也就是大部份典型汽車(chē)常出現(xiàn)的情況，轉(zhuǎn)換器便會(huì)以降壓轉(zhuǎn)換器的形式運(yùn)行，以產(chǎn)生較低的輸出紋波及為負(fù)載線(xiàn)路提供更高效率和更優(yōu)的瞬態(tài)調(diào)節(jié)。此外，SEPIC拓?fù)溥€可能會(huì)因SEPIC 電容器的寄生效應(yīng)而引致更高的電磁干擾噪聲。

　　圖6是一個(gè)以L(fǎng)M5118仿電流模式降壓/升壓控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)的降壓/升壓拓?fù)鋵?shí)例。

結(jié)論

　　在汽車(chē)?yán)淦饎?dòng)應(yīng)用中，單電感器降壓/升壓控制器較傳統(tǒng)的SEPIC轉(zhuǎn)換器具有更多的優(yōu)勢(shì)：更高的效率、更優(yōu)的動(dòng)態(tài)性能及更低的電磁干擾噪聲。