在開(kāi)關(guān)DC / DC轉(zhuǎn)換器的世界中，Zeta拓?fù)涫荢EPIC拓?fù)涞囊粋€(gè)鮮為人知的相對(duì)。兩個(gè)轉(zhuǎn)換器都提供可以大于，等于或小于V IN 的正輸出電壓，同時(shí)避免了降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器的復(fù)雜性和成本。然而，Zeta轉(zhuǎn)換器具有顯著降低輸出紋波電壓的優(yōu)勢(shì)。

Zeta和SEPIC相似性

為了比較拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，我們使用LT8471雙多重拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)DC / DC轉(zhuǎn)換器，具有兩個(gè)2A / 50V電源開(kāi)關(guān)和反相開(kāi)關(guān)，可降低輸入和輸出紋波。 SEPIC拓?fù)浜苁軞g迎，因?yàn)樗苋菀淄ㄟ^(guò)許多升壓轉(zhuǎn)換器IC（包括LT8471）實(shí)現(xiàn)，并且具有連續(xù)輸入電流，這在電池供電系統(tǒng)中通常是需要的，以最大限度地減少電池的大脈沖電流消耗。由于V X 節(jié)點(diǎn)上需要負(fù)電壓，Zeta具有降低的V OUT 紋波，與大多數(shù)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器IC不兼容（圖1）。 p>

圖1a和1b是使用LT8471的Zeta和SEPIC拓?fù)涞暮?jiǎn)化原理圖。每個(gè)拓?fù)湫枰獌蓚€(gè)電感（L 1A ＆amp; L 1B ），兩個(gè)開(kāi)關(guān)（Q 1 ＆amp; D 1 ）和一個(gè)飛電容器（C F ）。 Zeta重新排列SEPIC的元件，使得電感與V OUT 串聯(lián)（我們將看到顯著降低V OUT 紋波）。注意L 1A ＆amp; L 1B 可以并且通常是單個(gè)封裝中的1：1耦合電感，以最小化電路板空間。

Zeta和SEPIC轉(zhuǎn)換器使用相同的公式來(lái)計(jì)算連續(xù)導(dǎo)通模式下的開(kāi)關(guān)占空比，并且假設(shè)它們具有相同的開(kāi)關(guān)電流限制和組合的電感器電流紋波（對(duì)于兩個(gè)電感器），它們都向負(fù)載提供相同的最大電流，這是：

其中I LIM 是Q1開(kāi)關(guān)電流限制，DC是占空比，I L1_RIP 是組合電感電流紋波，η是轉(zhuǎn)換效率（Zeta和SEPIC通常約為80％）。此外，Zeta和SEPIC轉(zhuǎn)換器的二極管和電源開(kāi)關(guān)要求V REVERSE 和V CE （見(jiàn)表1）相同。

Zeta和SEPIC差異

使用SEPIC轉(zhuǎn)換器（圖1b），低端Q 1 '開(kāi)關(guān)周期性地拉出V X '接地，增加電感電流。 Q 1 '然后關(guān)閉，之后V X '飛到V OUT + V IN ，交付電流通過(guò)D 1 '到輸出。使用Zeta轉(zhuǎn)換器（圖1a），Q 1 開(kāi)關(guān)首先將V X 拉至V IN 然后關(guān)閉，之后V < sub> X 飛到-V OUT 。 LT8471具有獨(dú)特而靈活的NPN電源開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)，能夠在發(fā)射極上處理-60V電壓，使其可以與Zeta一起使用，以及其他更熟悉的（Boost，Buck，SEPIC等）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖1a和1b，兩種拓?fù)涠际褂孟嗤瑪?shù)量的無(wú)源元件。但請(qǐng)注意，SEPIC使用類(lèi)似于升壓轉(zhuǎn)換器中使用的低側(cè)電源開(kāi)關(guān)Q 1 ，而Zeta需要高側(cè)開(kāi)關(guān)Q 1 。圖2顯示了Zeta轉(zhuǎn)換器電流和開(kāi)關(guān)波形。 Q 1 發(fā)射極電壓在V IN 和-V OUT 之間切換。因此，E 1 引腳必須額定擺動(dòng)到-V OUT 。

輸出電壓紋波

與降壓和?uk轉(zhuǎn)換器類(lèi)似，Zeta具有非常低的輸出電壓紋波。這些轉(zhuǎn)換器中的每一個(gè)都具有與V OUT 串聯(lián)的電感器，防止輸出電流的快速變化，否則會(huì)增加紋波電壓。忽略C OUT 的ESR，在CCM中運(yùn)行的Zeta的V OUT 紋波由下式給出：

< p>其中I L1B_RIP 是L 1B 電感電流的峰峰值紋波，F(xiàn) SW 是轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率。

使用SEPIC時(shí)，當(dāng)Q 1 '關(guān)閉時(shí)，器件外的電流僅流過(guò)D 1 '。這使輸出電流不連續(xù)并增加電壓紋波。忽略C OUT 的ESR，在CCM中運(yùn)行的SEPIC的V OUT 紋波由下式給出：

其中I LOAD 是輸出負(fù)載電流，DC是開(kāi)關(guān)占空比。

從上面的等式中，考慮到I L1B_RIP 是通常是I LOAD 的一小部分，可以看出Zeta轉(zhuǎn)換器的紋波比SEPIC轉(zhuǎn)換器低得多。

輸入電壓紋波

忽略C IN 的ESR，在CCM中運(yùn)行的Zeta的V IN 紋波由下式給出：

CCM中的SEPIC轉(zhuǎn)換器輸入電壓紋波由下式給出：

其中C IN 是輸入電容， I L1A'_RIP 是輸入電感的電流紋波。

因此，與輸出電壓紋波相比，Zeta轉(zhuǎn)換器的輸入電壓紋波通常高于SEPIC轉(zhuǎn)換器。

組件電壓額定值

表1比較了Zeta和SEPIC轉(zhuǎn)換器。它列出了電源開(kāi)關(guān)（Q 1 ），功率二極管（D 1 ）和快速電容（C F ）所需的額定電壓。請(qǐng)注意，飛跨電容和電源開(kāi)關(guān)端子電壓（發(fā)射極和集電極）根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而不同。

低V OUT Ripple Application

圖3顯示了使用帶有2A開(kāi)關(guān)的LT8471雙多拓?fù)銬C / DC轉(zhuǎn)換器的示例應(yīng)用。該應(yīng)用創(chuàng)建+/- 5V輸出軌，均采用低紋波拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通道1使用低輸出紋波?UK拓?fù)鋭?chuàng)建-5V輸出。通道2使用低輸出紋波Zeta拓?fù)鋭?chuàng)建+ 5V輸出。輸入電壓可在4V至25V之間變化。

使用此配置，兩個(gè)輸出都具有非常低的電壓紋波，小于10mV，如圖4.

結(jié)論

當(dāng)需要低紋波，正輸出電壓時(shí)，請(qǐng)考慮選擇Zeta拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。與SEPIC類(lèi)似，它可以從輸入電壓產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的輸出電壓，輸入電壓可以大于，等于或小于輸出電壓。由于其獨(dú)特的NPN電源開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)，LT8471 DC / DC轉(zhuǎn)換器非常適合創(chuàng)建Zeta DC / DC轉(zhuǎn)換器。