《電子技術(shù)應(yīng)用》
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電源設(shè)計小貼士 33:注意 SEPIC 耦合電感回路電流 —— 第 2 部分

2011-08-22
作者:Robert Kollman

在這篇《電源設(shè)計貼士》中,我們繼續(xù)《電源設(shè)計小貼士 #32—第 1 部分》的討論,即如何確定 SEPIC 拓撲中耦合電感的漏電感要求。前面,我們討論了耦合電容器 AC 電壓被施加于耦合電感漏電感的情況。漏電感電壓會在電源中引起較大的回路電流。在第 2 部分中,我們將介紹利用松散耦合電感和緊密耦合電感所構(gòu)建電源的一些測量結(jié)果。

我們構(gòu)建起如圖 1 所示電路,并對其進行描述。該電路可在汽車市場獲得應(yīng)用。這里,其擁有一個 8V 到 36V 的寬范圍輸入,可以為穩(wěn)定 12-V 輸出以上或者以下。汽車市場更喜歡使用陶瓷電容器,原因是其寬溫度范圍、長壽命、高紋波電流額定值和高可靠性。結(jié)果,耦合電容器 (C6) 便為陶瓷的。這就意味著,相比電解電容器,它擁有較高的 AC 電壓,同時這種電路會對低漏電感值更加敏感。

圖 1 SEPIC 轉(zhuǎn)換器可利用一個單開關(guān)降壓或者升壓

該電路中的兩個 47 uH Coilcraft 電感分別為:一個非常低漏電感 (0.5 uH) 的MSD1260,以及一個較高漏電感 (14 uH) 的MSC1278。圖 2 顯示了這兩個電感的一次電流波形。左邊為 MSC1278 電感的輸入電流(流入 L1 的引腳 1),而右邊為MSD1260 輸入電流波形。左邊的電流為一般情況。電流主要為其三角 AC 分量的 DC。右邊的波形為利用耦合電感的高 AC 電壓以及一個低漏電感值所得到的結(jié)果。峰值電流幾乎為 DC 輸入電流的兩倍,而 RMS 電流比高漏電感情況多出 50%。

圖 2 低漏電感(右邊)帶來嚴(yán)重的耦合電感回路電流

很明顯,利用緊密耦合電感對這種電源進行電磁干擾 (EMI) 濾波會存在更多的問題。這兩種設(shè)計之間的 AC 輸入電流比約為 5:1,也就是說還需要 14 dB 的衰減。這種高回路電流產(chǎn)生的第二個影響是對轉(zhuǎn)換器效率的影響。由于電源中多出了 50% 的RMS電流,傳導(dǎo)損耗將會增加一倍以上。圖 3 將這兩種電感的效率進行了比較(電路其它部分保持不變)。12V 到 12V 轉(zhuǎn)換時,兩種結(jié)果都很不錯——都在90%左右。但是,松散耦合電感在負載范圍得到的效率高出 1 到 2 個百分點,而它的 DC 電阻與緊密耦合電感是一樣的。

圖 3 由于更少的電流,高漏電感 (MSC1278) 產(chǎn)生更高的效率

并降低效率。選擇合適漏電感值的最簡單方法是利用模擬。但是,您也可以先估算出耦合電容器的電壓,然后設(shè)置允許紋波電流,最后計算得到最小漏電感。

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