Схема импульсного преобразователя — практическая реализация инвертора SEPIC в двух версиях
Схема импульсного преобразователя SEPIC 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.
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 VBOOST, как это показано на Рисунке 2.
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 СЗ должен быть высоковольтным.
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
Вариант обычного преобразователя SEPIC, показанный на Рисунке 4, обеспечивает два равных напряжения противоположной полярности, где
По сравнению с описанным ранее комбинированным преобразователем Cuk-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.
Испытание преобразователя с различными нагрузками дало результаты, представленные в Таблице 1.
При этом
На Рисунке 6 представлены формы сигналов на затворе MOSFET и, соответственно, на катоде D2 и аноде D1.