Sepic斬波電路是開關(guān)電源六種基本DC/DC變換拓撲之一。
Sepic斬波電路的基本工作原理：
當V處于通態(tài)時，E—L1—V回路和C1—V—L2回路同時導電，L1和L2貯能。
V處于斷態(tài)時，E—L1—C1—VD—負載（C2和R）回路及L2—VD—負載回路同時導電，此階段E和L1既向負載供電，同時也向C1充電，C1貯存的能量在V處于通態(tài)時向L2轉(zhuǎn)移。
Sepic斬波電路的輸入輸出關(guān)系由下式給出：
單端初級電感轉(zhuǎn)換器 (SEPIC) 能夠通過一個大于或者小于調(diào)節(jié)輸出電壓的輸入電壓工作。除能夠起到一個降壓及升壓轉(zhuǎn)換器的作用以外，SEPIC還具有最少的有源組件、一個簡易控制器和鉗位開關(guān)波形，從而提供低噪聲運行?？词欠袷褂脙蓚€磁繞組，是我們識別SEPIC
的一般方法。這些繞組可繞于共用鐵芯上，其與耦合雙繞組電感的情況一樣，或者它們也可以是兩個非耦合電感的單獨繞組。設計人員通常不確定哪一種方法最佳，以及兩種方法之間是否存在實際差異。本文對每種方法進行研究，并討論每種方法對實際 SEPIC 設計產(chǎn)生的影更小尺寸且更高效的 SEPIC 盡管對于能夠?qū)Ω叩洼斎腚妷褐g的輸出電壓例如未經(jīng)調(diào)節(jié)的墻上 12V 電源進行調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)換器需求一直都存在而且 DC/DC 單端初級電感轉(zhuǎn)換器 (SEPIC) 拓撲也不是什么新東西但的確直到最近它才開始流行起來。雖然我們可以將任何升壓轉(zhuǎn)換器/控制器配置為一個 SEPIC但其在最近才得到普遍的使用。兩個因素促進了 SEPIC 的人氣大增(1) IC 制造廠商已經(jīng)開始制造更多具有電流模式控制功能的升壓控制器旨在簡化補償(2) 電感制造廠商已經(jīng)開始制造許多可以最小化轉(zhuǎn)換器總 PCB 體積的單封裝耦合電感。特別是改用耦合電感以后許多具有兩個單獨電感應用的電源體積可以縮減三分之一。圖 1 顯示了使用 TI TPS61170 和 Wuerth 744877220 的一個 SEPIC。
更吸引人的是使用一個 11 耦合電感的 SEPIC 可迫使電感紋波電流在兩個繞組之間分開從而允許使用兩個單獨電感要求電感的 2/1產(chǎn)生相同的紋波電流。相對于相同尺寸封裝中 2 倍電感值的兩個單獨電感耦合電感具有更低的 DC 電阻其有助于提高總轉(zhuǎn)換器效率。特別是15-V 輸入和 12-V、325-mA 輸出時圖 1 所示 SEPIC 的效率超出 91%。更多詳情請參見參考文獻 1。 更小尺寸的 ZETA 轉(zhuǎn)換器 由于使用了兩個電感和一個耦合電容ZETA 轉(zhuǎn)換器擁有與 SEPIC 一樣的升壓降壓功能但使用的是一個降壓控制器而非升壓控制器。圖 2 顯示了 ZETA 結(jié)構(gòu)中所使用的 TI TPS40200 和 Coiltronics DRQ74。與 SEPIC 一樣得益于分離電感紋波電流相同的紋波電流這種 ZETA 轉(zhuǎn)換器只要求一半的電感。還是與 SEPIC 一樣其總體電源體積比使用兩個單獨電感小三分之一。由于輸出電感電流不斷流入 ZETA 轉(zhuǎn)換器的輸出ZETA 轉(zhuǎn)換器的輸出具有比相同電感的 SEPIC 更低的紋波。因此相比 SEPICZETA 可能更適合于低噪聲應用。更多詳情請參見參考文獻 2。
圖 2 使用 TI TPS40200 和 Coiltronics DRQ74 的 ZETA 轉(zhuǎn)換器
分離軌電源 匹配正負電源軌是許多工業(yè)應用的常見要求對放大器而言更是如此。我們可以對寬輸入范圍降壓轉(zhuǎn)換器進行配置以提供負輸出電壓。使用一個耦合電感代替這種反相降壓轉(zhuǎn)換器的電感并增加一個二極管和電容器便可將這種反相降壓轉(zhuǎn)換器變?yōu)橐粋€雙輸出的轉(zhuǎn)換器。圖 3 顯示了以這種方法使用的 TI TPS54160 和 Coilcraft 150-μH MSD1260。只要每個軌的負載稍有接近我們就對每個軌之間的差異進行調(diào)節(jié)而非單獨調(diào)節(jié)每個軌但耦合電感卻可以幫助提供對每個軌的優(yōu)異調(diào)節(jié)。更多詳情請見參考文獻 3。 圖 3 使用 TI TPS54160 和 Coilcraft MSD1260 的分離軌降壓轉(zhuǎn)換器
更高的輸出電壓 集成 FET 的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的輸出電壓受限于轉(zhuǎn)換器的開關(guān)電流額定值。將一個 11 以上匝比的耦合電感連接至轉(zhuǎn)換器的開關(guān) (SW) 引腳可以擴展所有升壓轉(zhuǎn)換器的有效輸出電壓范圍。例如圖 4 顯示了 30-V 絕對最大電流額定值的 TI TPS61040 升壓轉(zhuǎn)換器其作用是提供 35V 或更高的電壓同時還顯示了一個 12 耦合電感 Coilcraft LPR4012-103B。耦合電感結(jié)構(gòu)多繞組端與二極管串聯(lián)時單繞線電感——以及由此產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換器開關(guān) FET—電壓只有輸出電壓的三分之一即負輸入電壓。 圖 4 具有更大輸出電壓范圍的 TI TPS61040 和 Coilcraft LPR4012-103B
