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性能差異 - 利用耦合電感實現單端初級電感轉換器(SEPIC)的原理與設計實例

2012年05月09日 10:19 TI 作者:John Betten 用戶評論(0
正如預計的那樣,兩個電路以一種近乎完全一樣的方式工作,且開關電壓和電流波形實質相同。但在性能方面存在一些重要的差異。耦合電感設計的控制環路相當良性,而非耦合電感設計則在最初時候出現不穩定。環路增益測量表明,高Q、低頻諧振是罪魁禍首,其要求添加一個R/C阻尼濾波器與AC電容并聯。極大簡化時,諧振頻率似乎約為:

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圖3SEPIC原型

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SEPIC 原型

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SEPIC電路具有非常復雜的控制環路特性,同時由于分析結果的解釋一般較為困難,因此必需使用一些數學工具來進行具體分析。添加這種R/C阻尼濾波器(220μF/2Ω)會增加成本、電路面積和損耗。相比一個單耦合電感,使用兩個非耦合電感會使面積增加10%。

圖4顯示了兩種電路的測量效率。我們可以看到,耦合電感設計的效率增加多達0.5%。這可能是由于耦合電感設計的總鐵芯損耗更低,因為其DC接線損耗實際高于使用非耦合電感的設計。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,但其會導致更大的面積。

圖4 耦合和非耦合電感均獲得了較好的效率

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耦合和非耦合電感均獲得了較好的效率

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結論

利用一個耦合電感或者兩個非耦合電感,均能成功實施SEPIC。更高的效率、更小的電路面積以及更良性的控制環路特性,這些都是使用正確纏繞的自定義耦合電感時原型硬件所帶來的好處。自定義組件沒有現貨器件那么理想,而許多耦合電感隨處可以購買到,且尺寸更小。如果產品上市場時間至關重要,則非耦合電感可為設計人員帶來更大的靈活性。

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