sepic威廉希尔官方网站 应用及sepic斩波威廉希尔官方网站 波形分析

一、sepic威廉希尔官方网站 应用

sepic威廉希尔官方网站 应用（一）

市电220V首先经过变压器降压后，通过整流、滤波转换为直流电。由于整流、滤波输出后的电压较高，首先进行直流电压的一次降压，然后供给升降压SEPIC变换器，采用电位器实现无极电压调节，通过模数转换芯片采集电压、电流并显示。另外，输出回路增加过流保护。系统整体设计方案框图如图1-1所示。

开关电源威廉希尔官方网站 设计

（一）SEPIC转换器威廉希尔官方网站 设计

SEPIC转换器又称为升降压转换器，是本开关电源的重要组成部分。选用XL6009开关升降压型DC-DC芯片，固定开关频率400KHZ。超宽输入电压5~32V，超宽输出电压1.25~30V，具有自动升降压功能，在工作范围内任意电压输出均可稳压任意电压输出，最大输出电流为4A。原理图如图2-1所示。

由图可知XL6009芯片5脚为反馈端，4脚为电压输入端，3脚为功率输出端，2脚为内部电压调节端，不用可悬空，1脚为接地端。输入端需并联电解电容以消除噪声。由于输入电压最高32V，考虑各种因素，选择35V，220uF的固态电容，并且再并联一个瓷片电容以进行高频去耦。若输出电压最大为30V，需保证有一定的裕量，故选择50V，220uF的固态电容，且再并联一个瓷片电容以配合。因电感器对输出纹波有直接影响，通过计算两个电感均选择47UH。输出电压可调主要是依靠反馈电阻R1，R2的比值，R2为可调电位器，R1为固定阻值电阻。通过调节R2即可调节输出电压，得到5~30V之间的任意宽范围电压。

（二）TLC2543A/D转换采集威廉希尔官方网站 设计

A/D转换威廉希尔官方网站 负责对开关电源输出回路进行电压、电流实时检测，及时将检测值送给主控芯片，再由主控芯片对回路进行相应的保护。A/D转换采集威廉希尔官方网站 图如图2-2所示。由图2-2可知，TLC2543A/D转换芯片11路模拟输入端口外接所要检测的值，电源的正负极接一去耦电容，以减小输入芯片的电源纹波。转换芯片还需个基准电压才能进行正常的A/D转换，此部分可直接板载电压或也可用一精准的基准电压。虽然外围威廉希尔官方网站 简单，但因是一片较为敏感的芯片，尤其在高速转换时，极易受到外界干扰使转换值不准确，这就要求其芯片底部尽可能不要有信号线或电源线接近。

（三）电压衰减威廉希尔官方网站 设计

开关电源若输出可调电压5~30V，远远大于A/D转换芯片的模拟输入量，需对其进行降压才能输入给转换芯片，这就采用分压威廉希尔官方网站 。电压衰减威廉希尔官方网站 可分为运放负反馈衰减和分压衰减。通过对比发现分压衰减威廉希尔官方网站 较简单，分压衰减即是通过两个电阻串联对电压进行比例分配。其分压威廉希尔官方网站 如图2-3所示。

图2-3分压威廉希尔官方网站 原理图

sepic威廉希尔官方网站 应用（二）

在不要求主级威廉希尔官方网站 和次级威廉希尔官方网站 之间电气隔离且输入电压高于或者低于输出电压时，SEPIC 是一种非常有用的拓扑。在要求短路威廉希尔官方网站 保护时，我们可以使用它来代替升压转换器。SEPIC 转换器的特点是单开关工作和连续输入电流，从而带来较低的电磁干扰（EMI）。这种拓扑（如图1 所示）可使用两个单独的电感（或者由于电感的电压波形类似），因此还可以使用一个耦合电感，如图所示。因其体积和成本均小于两个单独的电感，耦合电感颇具吸引力。其存在的缺点是标准电感并非总是针对全部可能的应用进行优化。

图1 SEPIC 转换器使用一个开关来升降输出电压

这种威廉希尔官方网站 的电流和电压波形与连续电流模式（CCM） 反向威廉希尔官方网站 类似。开启Q1 时，其利用耦合电感主级的输入电压，在威廉希尔官方网站 中形成能量。关闭Q1 时，电感的电压逆转，然后被钳制到输出电压。电容C_AC 便为SEPIC 与反向威廉希尔官方网站 的差别所在;Q1　开启时，次级电感电流流过它然后接地。Q1 关闭时，主级电感电流流过C_AC，从而增加流经D1 的输出电流。相比反向威廉希尔官方网站 ，这种拓扑的一个较大好处是FET 和二极管电压均受到C_AC 的钳制，并且威廉希尔官方网站 中很少有振铃。这样，我们便可以选择使用更低的电压，并由此而产生更高功效的器件。

二、sepic斩波威廉希尔官方网站 波形分析

1、威廉希尔官方网站 结构和工作状态分析

图1 SEPIC威廉希尔官方网站 拓扑结构

图2 Q1断开时工作状态（状态1）

图3 Q1导通时工作状态（状态2）

图1为SEPIC威廉希尔官方网站 的拓扑结构。图2为MOS管Q1断开时威廉希尔官方网站 的工作的工作状态，电容Cs处于充电状态，电感L1和L2处于放电状态。图3为MOS管Q2导通时威廉希尔官方网站 的工作状态，电容Cs处于放电状态，电源给L1充电，电容Cs给电感L2充电。图2和图3威廉希尔官方网站 中的电流流向如图中箭头所示。

2、sepic斩波威廉希尔官方网站 波形分析

我们构建起如图1 所示威廉希尔官方网站 ，并对其进行描述。该威廉希尔官方网站 可在汽车市场获得应用。这里，其拥有一个8V 到36V 的宽范围输入，可以为稳定12-V 输出以上或者以下。汽车市场更喜欢使用陶瓷电容器，原因是其宽温度范围、长寿命、高纹波电流额定值和高可靠性。结果，耦合电容器（C6） 便为陶瓷的。这就意味着，相比电解电容器，它拥有较高的AC 电压，同时这种威廉希尔官方网站 会对低漏电感值更加敏感。

图1 SEPIC 转换器可利用一个单开关降压或者升压

该威廉希尔官方网站 中的两个47 uH Coilcraft 电感分别为：一个非常低漏电感（0.5 uH） 的MSD1260，以及一个较高漏电感（14 uH） 的MSC1278。图2 显示了这两个电感的一次电流波形。左边为MSC1278 电感的输入电流（流入L1 的引脚1），而右边为MSD1260 输入电流波形。左边的电流为一般情况。电流主要为其三角AC 分量的DC。右边的波形为利用耦合电感的高AC 电压以及一个低漏电感值所得到的结果。峰值电流几乎为DC 输入电流的两倍，而RMS 电流比高漏电感情况多出50%。

（a）松散耦合 （b）紧密耦合

图2 低漏电感（右边）带来严重的耦合电感回路电流

很明显，利用紧密耦合电感对这种电源进行电磁干扰（EMI） 滤波会存在更多的问题。这两种设计之间的AC 输入电流比约为5：1，也就是说还需要14 dB 的衰减。这种高回路电流产生的第二个影响是对转换器效率的影响。由于电源中多出了50% 的RMS电流，传导损耗将会增加一倍以上。图3将这两种电感的效率进行了比较（威廉希尔官方网站 其它部分保持不变）。12V 到12V 转换时，两种结果都很不错——都在90%左右。但是，松散耦合电感在负载范围得到的效率高出1 到2 个百分点，而它的DC 电阻与紧密耦合电感是一样的。

图3 由于更少的电流，高漏电感（MSC1278） 产生更高的效率

总之，SEPIC 转换器中的耦合电感可以缩小电源的体积，降低电源的成本。电感并不需要紧密耦合。实际上，紧密耦合会增加电源内的电流，从而使输入滤波复杂化并降低效率。选择合适漏电感值的最简单方法是利用模拟。但是，您也可以先估算出耦合电容器的电压，然后设置允许纹波电流，最后计算得到最小漏电感。

3、CCM和DCM

CCM：Continuous Conduction Mode，（电感电流）连续导通模式

DCM：Discontinuous Conduction Mode，（电感电流）断续导通模式

开关电源工作于哪种工作模式，在开关电源频率不变的情况下，与开关电源的电感大小以及占空比有关系。

如果占空比比较小，电源给电感充电的时间就比较短，电感里面储存的能量比较少，很快就放电结束，威廉希尔官方网站 工作在DCM模式下。

如果威廉希尔官方网站 中电感的值比较小，电感中能够存储的能量比较少，放电过程也会非常快，威廉希尔官方网站 工作在DCM模式下。

以L1为例，威廉希尔官方网站 工作在状态2时（即图3所示状态）电感充电，此时电感产生的感生电动势为左正右负，威廉希尔官方网站 工作在状态1时（即图2所示状态），电感放电，此时电感两端的电压为左负右正，给电容充电。电感放电结束时，电容Cs左端的电压一般比电源电压高，此时电感L1两端的电压为左负右正，电感出现了振荡的现象。如图4所示。

图4 DCM工作模式下电感两端的波形

图4中1，2，3表示威廉希尔官方网站 工作的三个状态，1表示电感处于充电状态，2表示电感处于放电状态，3表示电感放电完了，威廉希尔官方网站 处于振荡状态。

如果威廉希尔官方网站 中电感的值、MOS管开关频率、占空比选择比较合适的时候，威廉希尔官方网站 工作在CCM模式，图5表示CCM模式下电感两端电压的波形。

图5 CCM模式下电感两端的波形

图5中1，2表示威廉希尔官方网站 工作的两个状态，1表示电感处于充电状态，2表示电感处于放电状态。