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    【電源設計小貼士14】:SEPIC轉換器提供高效偏置電源

    發布時間:2013-02-06 責任編輯:hedyxing

    【導讀】您想過使用一個單端初級電感轉換器 (SEPIC) 拓撲結構來構建偏壓電源嗎?如果您不需要隔離,那么這種想法還是行的通的。SEPIC 擁有諸多特性,從而使其比非隔離式反向結構更具吸引力。

    控制MOSFET和輸出整流器振鈴可減少電磁干擾 (EMI) 和電壓應力。在許多情況下,這使您能夠使用更低電壓的部件,從而降低成本并提高效率。另外,多輸出SEPIC可改善輸出之間的交叉穩壓,從而消除對于線性穩壓器的需求。

    圖1 顯示的是一個SEPIC轉換器,像反向轉換器一樣它具有最少的部件數量。實際上,如果去除C1,該電路就是一個反向轉換器。該電容可提供對其所連接半導體的電壓鉗位控制。當MOSFET開啟時,該電容通過MOSFET對D1的反向電壓進行鉗位控制。當電源開關關閉時,在D1導電以前漏電壓一直上升。在關閉期間,C1通過 D1和C2對MOSFET漏電壓進行鉗位控制。具有多個輸出端的SEPIC轉換器對繞組比構成限制。其中的一個次級繞組對初級繞組的匝比需為1:1,同時C1必須與之相連接。在圖1所示的示例電路中,12-V 繞組的匝比為1:1,但它可能已經使用了5-V繞組作為替代。

    多輸出 SEPIC 轉換器
    圖1 多輸出 SEPIC 轉換器

    圖1所示電路已經構建完成,并經過測試。分別將其作為帶C1的 SEPIC 和沒有C1的反向轉換器運行。圖 2 顯示了兩種運行模式下的MOSFET電壓應力。在反向模式下,MOSFET漏極約為40V,而在 SEPIC模式下漏電壓僅為25V。因此,反向設計不得不使用一個 40-V或60-V MOSFET,而SEPIC設計只需使用一個額定值僅為30V的MOSFET。另外,就EMI濾波而言,高頻率(5 MHz 以上)振鈴將是一個嚴重的問題。

    完成對兩種電路的交叉穩壓測量后,您會發現SEPIC大體上更佳。兩種設計中,5 V額定電壓實際值為5.05 V,負載在0到滿負載之間變化,同時輸入電壓被設定為12V或24V。SEPIC的12V電壓維持在10%穩壓頻帶內,而反向轉換器的12V電壓則上升至30V(高線壓輸入,12V無負載,5V全負載)。如果根據低電壓應力選擇功率部件,那么即使這兩種結構的效率相同人們也會更傾向于使用SEPIC。



    SEPIC極大地降低了EMI和電壓應力。上圖沒有C1,而下圖則安裝了C1

    圖2 SEPIC極大地降低了EMI和電壓應力。上圖沒有C1,而下圖則安裝了C1。

    總之,對非隔離式電源而言,SEPIC是一種重要的拓撲結構。它將 MOSFET電壓應力鉗位控制在一個等于輸入電壓加輸出電壓的值,并消除了反向轉換器中的EMI。減少的電壓應力允許使用更低電壓的部件,從而帶來更高效率和更低成本的電源。EMI的降低可以簡化最終產品的合規測試。最后,如果配置為多輸出電源,則其交叉穩壓將優于反向轉換器。

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