電源設計小貼士：注意SEPIC耦合電感回路電流--第2部分

作者：Robert Kollman，德州儀器 (TI)

在這篇《電源設計小貼士》中，我們繼續(xù)《電源設計小貼士 #32-第 1 部分》的討論，即如何確定 SEPIC 拓撲中耦合電感的漏電感要求。前面，我們討論了耦合電容器 AC 電壓被施加于耦合電感漏電感的情況。漏電感電壓會在電源中引起較大的回路電流。在第 2 部分中，我們將介紹利用松散耦合電感和緊密耦合電感所構建電源的一些測量結果。

我們構建起如圖 1 所示電路，并對其進行描述。該電路可在汽車市場獲得應用。這里，其擁有一個 8V 到 36V 的寬范圍輸入，可以為穩(wěn)定 12-V 輸出以上或者以下。汽車市場更喜歡使用陶瓷電容器，原因是其寬溫度范圍、長壽命、高紋波電流額定值和高可靠性。結果，耦合電容器 (C6) 便為陶瓷的。這就意味著，相比電解電容器，它擁有較高的 AC 電壓，同時這種電路會對低漏電感值更加敏感。

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圖 1 SEPIC 轉換器可利用一個單開關降壓或者升壓

該電路中的兩個 47 uH Coilcraft 電感分別為：一個非常低漏電感 (0.5 uH) 的MSD1260，以及一個較高漏電感 (14 uH) 的MSC1278。圖 2 顯示了這兩個電感的一次電流波形。左邊為 MSC1278 電感的輸入電流（流入 L1 的引腳 1），而右邊為MSD1260 輸入電流波形。左邊的電流為一般情況。電流主要為其三角 AC 分量的 DC。右邊的波形為利用耦合電感的高 AC 電壓以及一個低漏電感值所得到的結果。峰值電流幾乎為 DC 輸入電流的兩倍，而 RMS 電流比高漏電感情況多出 50%。

(a)松散耦合

(b)緊密耦合

圖 2 低漏電感（右邊）帶來嚴重的耦合電感回路電流

很明顯，利用緊密耦合電感對這種電源進行電磁干擾 (EMI) 濾波會存在更多的問題。這兩種設計之間的 AC 輸入電流比約為 5：1，也就是說還需要 14 dB 的衰減。這種高回路電流產(chǎn)生的第二個影響是對轉換器效率的影響。由于電源中多出了 50% 的RMS電流，傳導損耗將會增加一倍以上。圖 3 將這兩種電感的效率進行了比較（電路其它部分保持不變）。12V 到 12V 轉換時，兩種結果都很不錯--都在90%左右。但是，松散耦合電感在負載范圍得到的效率高出 1 到 2 個百分點，而它的 DC 電阻與緊密耦合電感是一樣的。

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圖 3 由于更少的電流，高漏電感 (MSC1278) 產(chǎn)生更高的效率

總之，SEPIC 轉換器中的耦合電感可以縮小電源的體積，降低電源的成本。電感并不需要緊密耦合。實際上，緊密耦合會增加電源內(nèi)的電流，從而使輸入濾波復雜化并降低效率。選擇合適漏電感值的最簡單方法是利用模擬。但是，您也可以先估算出耦合電容器的電壓，然后設置允許紋波電流，最后計算得到最小漏電感。

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參考文獻

Betten, John; 《SEPIC 轉換器受益于漏電感》，PowerPulse.net。