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SEPIC转换器的两种不同变形

时间:2019-09-04 作者:gheorghe plasoianu 阅读:
单端初级电感转换器(SEPIC) 是一种常见的DC/DC转换器,在标准形式下,它产生的输出电压可以大于、小于或等于其输入电压,并且极性相同。因此,SEPIC在电池供电的应用中非常有用—在这类应用中,相比期望的稳定输出,一开始电池电压较高,最终则较低

单端初级电感转换器(SEPIC)是一种常见的DC/DC转换器,在标准形式下,它产生的输出电压可以大于、小于或等于其输入电压,并且极性相同。因此,SEPIC在电池供电的应用中非常有用,因为在这类应用中,相比期望的稳定输出,一开始电池电压较高,最终则较低。

在其标准形式下,SEPIC设计中的控制器件(通常为MOSFET,即图1中的开关S1)根据其占空比(D)设置输出电压。输出遵循如下转换比率:

001ednc20190904.jpg

003ednc20190904

图1:SEPIC转换器的标准形式。

如果需要,可以将L2的下端接DC电压(Vboost)来补偿输出电压,如图2所示。

004ednc20190904

图2:带输出电压升压器的SEPIC转换器。

此配置中的输出电压为:

002ednc20190904.jpg

变形1

由于控制元件仅对部分输出电压起作用,因此可以用这种方法来调节远高于MOSFET电压处理能力的电压。图3是SEPIC转换器的有效设计,其中升压由变压器上方副边来提供。与其他类似方法相比,这种稳压器的好处是升压和可变电压具有相同的地。但应注意,尽管MOSFET不需要高压能力,但串联电容器C3却需要。

005ednc20190904

图3:具有高升压输出能力的SEPIC转换器的完整设计。

即使负载变化,该电路也能提供良好的稳压。测试中,让负载电流在20mA和200mA之间变化,输出电压仅下降了0.5V。

变形2

图4所示是传统SEPIC转换器的变形,它提供两个极性相反但大小相等的电压,其值为:

011ednc20190904

006ednc20190904

图4:双输出双极性SEPIC转换器。

与我们以前讨论过的Ćuk-SEPIC组合转换器(见文章SEPIC/Ćuk converter sprouts second output)相比,这种变形可在两个输出电压之间提供更好的交叉调节。然而,L2和L3这两个电感器应谨慎耦合,避免在D2的阴极处产生电压振铃。否则,就必须加一个合适的缓冲器。该方法的电路实现如图5所示。

007ednc20190904

图5:双输出SEPIC转换器的电路实现。

在不同的负载下测试转换器,结果如表1所示。

009ednc20190904

表1:不同负载下的测试结果。

这时:

010ednc20190904.jpg

图6显示了MOSFET栅极分别与D2阴极(a)和D1阳极(b)的波形对比。

008ednc20190904

图6:MOSFET栅极与(a)D2阴极及(b)D1阳极的波形对比。

本文为《电子技术设计》2019年9月刊杂志文章。

 

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