電源設(shè)計小貼士33： 注意SEPIC耦合電感回路電流——第2部分

在這篇《電源設(shè)計小貼士》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?fù)渲旭詈想姼械穆╇姼幸蟆Ｇ懊?，我們討論了耦合電容?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(jìn)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%。(a)松散耦合(b)緊密耦合圖 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(jìn)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(jìn)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(fù)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)生更高的效率總之，SEPIC 轉(zhuǎn)換器中的耦合電感可以縮小電源的體積，降低電源的成本。電感并不需要緊密耦合。實際上，緊密耦合會增加電源內(nèi)的電流，從而使輸入濾波復(fù)雜化并降低效率。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。本文及其他電源解決方案的更多相關(guān)詳情，敬請訪問：www.ti.com.cn/power。參考文獻(xiàn)Betten, John; 《SEPIC 轉(zhuǎn)換器受益于漏電感》，PowerPulse.net。