电源设计小贴士:注意SEPIC耦合电感回路电流-第1部分


原标题:电源设计小贴士:注意SEPIC耦合电感回路电流-第1部分
SEPIC(Single-Ended Primary Inductor Converter)是一种在不要求主级电路和次级电路之间电气隔离,且输入电压可能高于或低于输出电压时非常有用的拓扑结构。SEPIC转换器以其单开关工作和连续输入电流的特点,能够带来较低的电磁干扰(EMI)。在需要短路电路保护时,SEPIC可以作为升压转换器的替代品。
二、耦合电感在SEPIC中的应用
在SEPIC拓扑中,由于两个电感的电压波形相似,因此可以使用一个耦合电感来替代两个单独的电感。耦合电感因其体积和成本均小于两个单独的电感而颇具吸引力。然而,需要注意的是,标准电感并非总是针对全部可能的应用进行优化。
三、耦合电感回路电流的问题
1. 回路电流的形成
在SEPIC转换器中,耦合电感的漏电感(LL)会在电路中引起回路电流。当耦合电容(C_AC)的电压较小或漏电感较小时,大AC电压会形成较大的回路电流。这种较大的回路电流会降低转换器的效率和EMI性能。
2. 工作状态分析
MOSFET开启时:此时,耦合电感主级的输入电压在电路中形成能量,漏电感的电压等于耦合电容的电压。
MOSFET关闭时:电感的电压逆转,然后被钳制到输出电压。此时,主级电感电流流过C_AC,从而增加流经D1的输出电流。
四、减少回路电流的方法
1. 增加耦合电容(C_AC)
增加耦合电容可以减小漏电感上的电压,从而降低回路电流。但这种方法会增加成本、尺寸和复杂性,并可能影响可靠性。
2. 增加漏电感
另一种更为精明的方法是增加漏电感。在指定某个定制磁性组件的情况下,增加漏电感可以很轻松地实现,并且不会显著增加成本或尺寸。这种方法可以更有效地降低回路电流,提高转换器的效率和EMI性能。
五、实际案例与数据
根据一些实际案例和测量数据,使用具有高漏电感的耦合电感(如Coilcraft的MSC1278)相比低漏电感的电感(如MSD1260),在相同条件下可以显著降低回路电流和RMS电流,从而提高转换器的效率。例如,在某些汽车应用中,使用高漏电感的耦合电感可以使转换器的效率提高1到2个百分点。
六、结论
在SEPIC电源设计中,注意耦合电感回路电流是一个重要环节。通过合理选择耦合电感的漏电感值,可以在不增加成本或尺寸的情况下,提高转换器的效率和EMI性能。因此,在设计过程中应充分考虑这一因素,并进行相应的优化和调整。
责任编辑:David
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