Схема импульсного преобразователя SEPIC: два варианта выполнения

Схема импульсного преобразователя-01

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:

формула-1

Схема импульсного преобразователя-1

Схема импульсного преобразователя-2

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:

формула-2

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.

Схема импульсного преобразователя-3

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 импульсного преобразователя-4

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

Читайте также:  RGB лента с контроллером и пультом управления

формула-3

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.

Схема импульсного преобразователя-5

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

таблица-1

При этом

формула-4

формула-5

Схема импульсного преобразователя-6

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