sepic(單端初級電感轉(zhuǎn)換器)拓?fù)涫褂糜谝蠹婢呓祲汉蜕龎禾攸c(diǎn)的穩(wěn)壓器應(yīng)用中,特別是要求能夠?qū)⑤斎腚妷禾岣吆徒档偷膽?yīng)用上。sepic通常是在ccm(連續(xù)導(dǎo)通模式)下工作,提供非反極向的輸出電壓。通常,sepic是使用于電池供電系統(tǒng)和車載應(yīng)用上。在這些應(yīng)用中,電池輸入電壓或母線電壓可能大于或小于輸出電壓的期望值,這取決于電池的電荷狀態(tài)。sepic拓?fù)淠軌蛟诒入姵胤烹娭芷陂L的條件下工作,因?yàn)樗軌蛟诟鼜V的輸入電壓范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓,包括高于和低于輸出電壓。
c1:飛馳電容器–應(yīng)該是低esr,通常是陶瓷質(zhì)。
c2:輸出電容器–根據(jù)輸出紋波電流精度來選擇,通常為鉭質(zhì)。
l1和l2:耦合電感–兩個(gè)電感緊密耦合在一個(gè)共用鐵芯上。
電感l(wèi)1和l2不一定要一起繞在同一個(gè)磁芯上,但如果它們繞于同一個(gè)磁芯,就會有明顯的優(yōu)勢。如果l1和l2緊密耦合,紋波電流會在它們之間分?jǐn)偅璧碾姼兄禍p半。例如,用每個(gè)繞組為11μh的一個(gè)耦合電感來代替兩個(gè)22μh的單獨(dú)電感,這就允許選擇一個(gè)較小的電感,或一個(gè)相同尺寸但有較低dcr和較高電流處理能力的電感。
選擇一個(gè)耦合電感來代替兩個(gè)單獨(dú)元件能夠節(jié)省電路板的空間和節(jié)省成本。
下面舉例展示所需的計(jì)算方法來確定電感值、
rms電流和峰值電流的定額。
耦合電感的計(jì)算
假定圖1電路的參數(shù)如下:
vin=2.7 v至4.5 v
vout,iout=3.3 v,0.2 a
fs(開關(guān)頻率)=400 khz
vd1(典型壓降)=0.7 v
目標(biāo)效率=90%
步驟1.計(jì)算最小和最大占空比(dmin和dmax)
dmin?vout+vd
(vin(max)+vout+vd)
dmin?3.3 v+0.7 v
(4.5 v+3.3 v+0.7 v)
dmin?0.47
dmax?vout+vd
(vin(min)+vout+vd)
dmax=3.3 v+0.7 v
(2.7 v+3.3 v+0.7 v)
dmax=0.60
步驟2.計(jì)算峰-峰值紋波電流
必須選擇允許的紋波電流百分比。最好是一開始將峰-峰值紋波電流限制為滿負(fù)載電感irms電流的40%。這能確保低輸出紋波,使電感的鐵芯損耗最小化并且使輕載連續(xù)導(dǎo)通模式運(yùn)行電低至滿負(fù)載的20%。
允許40%紋波,用下面的公式計(jì)算在vin(min)下
極端條件的峰-峰值紋波電流:
iripple?iout?
vout
vin(min)??%峰‐峰值紋波電流?
iripple?iout?
vout
vin(min)?0.4
iripple=0.2 a?
3.3 v
2.7 v?0.4
iripple=0.098 a
步驟3.計(jì)算電感
用基本公式計(jì)算電感:
v=l?
?i
?t
由于紋波電流在一個(gè)耦合電感的兩個(gè)繞組之間分
攤,電感值可減半。
l1=l2=0.5?
vin(min)
iripple×fs
?dmax
l1=l2=0.5?
2.7 v
0.098 a×400 khz?0.60
l1=l2=20.7μh
選擇標(biāo)準(zhǔn)值l=22μh
步驟4.計(jì)算所要求的irms
l1 irms=
vout?iout
vin(min)?效率
l1 irms=
3.3 v?0.2 a
2.7 v?0.9
l1 irms=0.27 a
l2 irms=iout
l2 irms=0.2 a
步驟5.計(jì)算ipeak
l1 ipeak=irms?(0.5?iripple)
l1 ipeak=0.27 a?(0.5?0.098 a)
l1 ipeak=0.32 a
l2 ipeak=irms?(0.5?iripple)
l2 ipeak=0.2 a+(0.5?0.098 a)
l2 ipeak=0.25 a
步驟6.總結(jié)電感規(guī)格
l1=l2=22μh
irms(l1)=0.27 a ipeak(l1)=0.32 a
irms(l2)=0.20 a ipeak(l2)=0.25 a
步驟7.選擇耦合電感
選擇線藝的lpd4012-223ml。
線藝的lpd4012-223ml每個(gè)繞組電感22μh,
額定飽和電流為0.79 a。即是說每個(gè)繞組可以通
過0.39 a電流(或任何組合不超過0.79 a的電流)
而不達(dá)到飽和。
線藝的lpd4012-223ml兩個(gè)繞組的額定irms電
流為0.31 a,單個(gè)繞組為0.44 a。即對于40℃的
溫升,每個(gè)繞組能夠同時(shí)通過0.31 a電流或一個(gè)
繞組通過0.44 a電流。
以此為例,l1(0.27 a)的irms和l2(0.20 a)的irms
遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這些極限。參考lpd4012的數(shù)據(jù)表,并
且使用以下公式來計(jì)算溫升(?t):
功率損耗=(il1
2+il2
2
)?dcr
溫升??t?=功率損耗?
135℃
w
?t=功率損耗?
135℃
w
功率損耗=(0.272
+0.202
)?1.52=0.172 w
?t=0.172 w?
135℃
w=23℃
步驟8.與頻率相關(guān)的損耗
大多數(shù)情況下,根據(jù)步驟7中計(jì)算的i
2
r損耗就
容易估算電感損耗。但是,與頻率相關(guān)的損耗例如鐵芯損耗和交流線圈損耗也應(yīng)該考慮進(jìn)去。