2022-11-17 10:30:31

　　SEPIC（单端初级电感转换器）拓扑使用于要求兼具降压和升压特点的稳压器应用中，特别是要求能够将输入电压提高和降低的应用上。SEPIC通常是在CCM（连续导通模式）下工作，提供非反极向的输出电压。通常，SEPIC是使用于电池供电系统和车载应用上。在这些应用中，电池输入电压或母线电压可能大于或小于输出电压的期望值，这取决于电池的电荷状态。SEPIC拓扑能够在比电池放电周期长的条件下工作，因为它能够在更广的输入电压范围内调节输出电压，包括高于和低于输出电压。

　　C1：飞驰电容器–应该是低ESR，通常是陶瓷质。

　　C2：输出电容器–根据输出纹波电流精度来选择，通常为钽质。

　　L1和L2：耦合电感–两个电感紧密耦合在一个共用铁芯上。

　　电感L1和L2不一定要一起绕在同一个磁芯上，但如果它们绕于同一个磁芯，就会有明显的优势。如果L1和L2紧密耦合，纹波电流会在它们之间分摊，所需的电感值减半。例如，用每个绕组为11µH的一个耦合电感来代替两个22µH的单独电感，这就允许选择一个较小的电感，或一个相同尺寸但有较低DCR和较高电流处理能力的电感。

　　选择一个耦合电感来代替两个单独元件能够节省电路板的空间和节省成本。

　　下面举例展示所需的计算方法来确定电感值、

　　rms电流和峰值电流的定额。

　　耦合电感的计算

　　假定图1电路的参数如下：

　　VIN=2.7 V至4.5 V

　　VOUT,IOUT=3.3 V,0.2 A

　　Fs(开关频率)=400 kHz

　　VD1(典型压降)=0.7 V

　　目标效率=90%

　　步骤1.计算最小和最大占空比(Dmin和Dmax)

　　DminൌVOUT+VD

　　(VIN(max)+VOUT+VD)

　　Dminൌ3.3 V+0.7 V

　　(4.5 V+3.3 V+0.7 V)

　　Dminൌ0.47

　　DmaxൌVOUT+VD

　　(VIN(min)+VOUT+VD)

　　Dmax=3.3 V+0.7 V

　　(2.7 V+3.3 V+0.7 V)

　　Dmax=0.60

　　步骤2.计算峰-峰值纹波电流

　　必须选择允许的纹波电流百分比。最好是一开始将峰-峰值纹波电流限制为满负载电感Irms电流的40%。这能确保低输出纹波，使电感的铁芯损耗最小化并且使轻载连续导通模式运行电低至满负载的20%。

　　允许40%纹波，用下面的公式计算在VIN(min)下

　　极端条件的峰-峰值纹波电流：

　　IrippleൌIOUTൈ

　　VOUT

　　VIN(min)ൈሺ%峰‐峰值纹波电流ሻ

　　IrippleൌIOUTൈ

　　VOUT

　　VIN(min)ൈ0.4

　　Iripple=0.2 Aൈ

　　3.3 V

　　2.7 Vൈ0.4

　　Iripple=0.098 A

　　步骤3.计算电感

　　用基本公式计算电感：

　　V=Lൈ

　　∆i

　　∆t

　　由于纹波电流在一个耦合电感的两个绕组之间分

　　摊，电感值可减半。

　　L1=L2=0.5ൈ

　　VIN(min)

　　Iripple×Fs

　　ൈDmax

　　L1=L2=0.5ൈ

　　2.7 V

　　0.098 A×400 kHzൈ0.60

　　L1=L2=20.7µH

　　选择标准值L=22µH

　　步骤4.计算所要求的Irms

　　L1 Irms=

　　VOUTൈIOUT

　　VIN(min)ൈ效率

　　L1 Irms=

　　3.3 Vൈ0.2 A

　　2.7 Vൈ0.9

　　L1 Irms=0.27 A

　　L2 Irms=IOUT

　　L2 Irms=0.2 A

　　步骤5.计算Ipeak

　　L1 Ipeak=Irms൅(0.5ൈIripple)

　　L1 Ipeak=0.27 A൅(0.5ൈ0.098 A)

　　L1 Ipeak=0.32 A

　　L2 Ipeak=Irms൅(0.5ൈIripple)

　　L2 Ipeak=0.2 A+(0.5ൈ0.098 A)

　　L2 Ipeak=0.25 A

　　步骤6.总结电感规格

　　L1=L2=22µH

　　Irms(L1)=0.27 A Ipeak(L1)=0.32 A

　　Irms(L2)=0.20 A Ipeak(L2)=0.25 A

　　步骤7.选择耦合电感

　　选择线艺的LPD4012-223ML。

　　线艺的LPD4012-223ML每个绕组电感22µH，

　　额定饱和电流为0.79 A。即是说每个绕组可以通

　　过0.39 A电流（或任何组合不超过0.79 A的电流）

　　而不达到饱和。

　　线艺的LPD4012-223ML两个绕组的额定Irms电

　　流为0.31 A，单个绕组为0.44 A。即对于40℃的

　　温升，每个绕组能够同时通过0.31 A电流或一个

　　绕组通过0.44 A电流。

　　以此为例，L1(0.27 A)的Irms和L2(0.20 A)的Irms

　　远远低于这些极限。参考LPD4012的数据表，并

　　且使用以下公式来计算温升(∆t):

　　功率损耗=(IL1

　　2+IL2

　　2

　　)ൈDCR

　　温升ሺ∆tሻ=功率损耗ൈ

　　135℃

　　W

　　∆t=功率损耗ൈ

　　135℃

　　W

　　功率损耗=(0.272

　　+0.202

　　)ൈ1.52=0.172 W

　　∆t=0.172 Wൈ

　　135℃

　　W=23℃

　　步骤8.与频率相关的损耗

　　大多数情况下，根据步骤7中计算的I

　　2

　　R损耗就

　　容易估算电感损耗。但是，与频率相关的损耗例如铁芯损耗和交流线圈损耗也应该考虑进去。