Два варианта преобразователя SEPIC

Журнал РАДИОЛОЦМАН, май 2019

Gheorghe Plasoianu

EDN

Преобразователь с несимметрично нагруженной первичной индуктивностью (SEPIC) является хорошо известной разновидностью DC/DC преобразователя, который в своей стандартной форме может вырабатывать выходное напряжение большее, меньшее или равное входному, и той же полярности. Это делает его особенно полезным в приложениях с батарейным питанием, где начальное напряжение выше, а к концу становится ниже требуемого стабилизированного выходного напряжения.

Рисунок 1.	Стандартная форма преобразователя SEPIC.

В стандартной схеме SEPIC управляющее устройство (обычно это MOSFET, представленный на Рисунке 1 переключателем S1) устанавливает выходное напряжение в соответствии с величиной коэффициента заполнения D. Выходное напряжение определяется коэффициентом преобразования:

При необходимости имеется возможность сместить выходное напряжение, подключив нижний конец L2 к источнику постоянного напряжения V_BOOST, как это показано на Рисунке 2.

Рисунок 2.	Преобразователь SEPIC с источником вольтодобавки.

Выходное напряжение при такой конфигурации схемы будет равно

Вариант 1

Поскольку управляющий элемент работает только с частью выходного напряжения, этот подход можно использовать для стабилизации напряжения, намного превышающего допустимое напряжение MOSFET. Рисунок 3 демонстрирует схему проверенной работоспособной конструкции с напряжением вольтодобавки, создаваемым верхней вторичной обмоткой трансформатора. Преимущество этого преобразователя, в отличие от других аналогичных решений, состоит в том, что напряжение вольтодобавки и регулируемое напряжение имеют общую землю. Следует отметить, однако, что, хотя MOSFET не должен выдерживать высокое напряжение, конденсатор C3 должен быть высоковольтным.

Рисунок 3.	Полная схема преобразователя SEPIC с высоковольтным выходом и вольтодобавочной обмоткой трансформатора.

Схема обеспечивает хорошую стабилизацию даже при изменяющейся нагрузке. При испытаниях изменение тока нагрузки от 20 мА до 200 мА приводило к падению выходного напряжения всего на 0.5 В.

Вариант 2

Рисунок 4.	Преобразователь SEPIC с биполярными выходами.

Вариант обычного преобразователя SEPIC, показанный на Рисунке 4, обеспечивает два равных напряжения противоположной полярности, где

и

По сравнению с описанным ранее комбинированным преобразователем Ćuk-SEPIC [1], он имеет намного лучшую перекрестную стабилизацию между двумя выходными напряжениями. Однако две индуктивности L2 и L3 должны быть хорошо связаны, чтобы избежать «звона» на катоде D2. Или же, должна использоваться подходящая снабберная цепочка. Практическая реализация такого подхода показана на Рисунке 5.

Рисунок 5.	Практическая реализация преобразователя SEPIC с двумя выходами.

Испытание преобразователя с различными нагрузками дало результаты, представленные в Таблице 1. При этом

Таблица 1.	Результаты испытаний преобразователя
VIN IIN V+ RL+ V− RL− 26.6 0.38 16.00 60 −15.54 60 26.6 0.47 16.00 60 −15.47 40 26.6 0.48 16.00 40 −15.60 60

На Рисунке 6 представлены формы сигналов на затворе MOSFET и, соответственно, на катоде D2 и аноде D1.

Рисунок 6.	Зависимость напряжения на затворе MOSFET от напряжения на катоде D2 (а) и аноде D1 (б).

Ссылки

Материалы по теме