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深圳市瑞申電子有限公司

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功率電感:耦合電感 SEPIC 轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢(shì)(四)

時(shí)間:2014-11-27 17:10:37 點(diǎn)擊:
 圖 2 顯示了使用一個(gè)耦合電感的原型 SEPIC的 示意圖。若想在設(shè)計(jì)中實(shí)施非耦合電感,只需在相同 PWB 上用兩個(gè)功率電感替換耦合電感便可。圖 3 顯示了兩種原型電路。圖 3b 中,L1 占用了耦合電感的空間,而 L2 則位于右上角。

  正如預(yù)計(jì)的那樣,兩個(gè)電路以一種近乎完全一樣的方式工作,且開關(guān)電壓和電流波形實(shí)質(zhì)相同。但在性能方面存在一些重要的差異。耦合電感設(shè)計(jì)的控制環(huán)路相當(dāng)良性,而非耦合電感設(shè)計(jì)則在最初時(shí)候出現(xiàn)不穩(wěn)定。環(huán)路增益測(cè)量表明,高 Q、低頻諧振是罪魁禍?zhǔn)祝湟筇砑右粋€(gè) R/C 阻尼濾波器與 AC 電容并聯(lián)。極大簡(jiǎn)化時(shí),諧振頻率似乎約為:

  

 

  

 

  SEPIC 電路具有非常復(fù)雜的控制環(huán)路特性,同時(shí)由于分析結(jié)果的解釋一般較為困難,因此必需使用一些數(shù)學(xué)工具來(lái)進(jìn)行具體分析。添加這種 R/C 阻尼濾波器(220 µF/2Ω)會(huì)增加成本、電路面積和損耗。相比一個(gè)單耦合電感,使一體成型電感器生產(chǎn)廠用兩個(gè)非耦合電感會(huì)使面積增加 10%。

  圖 4 顯示了兩種電路的測(cè)量效率。我們可以看到,耦合一體電感器打樣 電感設(shè)計(jì)的效率增加多達(dá) 0.5%。這可能是由于耦合電感設(shè)計(jì)的總鐵芯損耗更低,因?yàn)槠?DC 接線損耗實(shí)際高于使用非耦合電感的設(shè)計(jì)。L2使用一種粉狀鐵芯材料,其往往具有比L1 和自定義 Renco 耦合電感所用鐵氧體材料更高的損耗。盡管使用了 L2 的鐵氧體材料,但其會(huì)導(dǎo)致更大的面積。

  結(jié)論

  利用一個(gè)耦合電感或者兩個(gè)非耦合電感,均能成功實(shí)施SEPIC。更高的效率、更小的電路面積以及更良性的控制環(huán)路特性,這些都是使用正確纏繞的自定義耦合電感時(shí)原型硬件所帶來(lái)的好處。自定義組件沒(méi)有現(xiàn)貨器件那么理想,而許多耦合電感隨處可以購(gòu)買到,且尺寸更小。如果產(chǎn)品上市場(chǎng)時(shí)間至關(guān)重要,則非耦合電感可為設(shè)計(jì)人員帶來(lái)更大的靈活性。

 

  圖 4 耦合和非耦合電感均獲得了較好的效率

  


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