. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Power tipy XIV - Zdroj topologie SEPIC zajišťuje vyšší účinnost

Power tipy XIV - Zdroj topologie SEPIC zajišťuje vyšší účinnost

Nahrazením klasické konstrukce napájecího zdroje topologií SEPIC může přinést řadu výhod. To je tématem dalšího pokračování seriálu Power Tip.

Neuvažujete nad konstrukcí napájecího zdroje s použitím topologie SEPIC (Single Ended Primary Inductor Converter)? Ač se to na první pohled nemusí zdát, použití této topologie může být i velkým přínosem. Samozřejmě v případě, kdy nevyžadujeme izolované oddělení výstupních napětí. Zdroje topologie SEPIC totiž nabízejí hned několik zajímavých funkcí, které je činí atraktivnější v porovnání s klasickým neizolovaným flyback regulátorem. Především jde o to, že tranzistor MOSFET a výstupní usměrňovací dioda mohou být snadno řízeny i s omezením elektromagnetického rušení (EMI) a napěťových špiček. To v řadě případů dále nahrává možnosti použití součástek pro nižší napětí, které tak mohou i výraznou měrou snížit náklady na zařízení a zefektivnit jeho výrobu. Obdobně jednoduše je navíc možné vytvořit zdroj SEPIC s více výstupy, poskytující dobrou výstupní regulaci, a možnost vypuštění dalších lineárních regulátorů.

Obrázek 1 ukazuje konstrukci jednoduchého zdroje SEPIC, využívajícího, podobně jako flyback regulátor, minimum snadno dostupných a levných součástek. Ve skutečnosti se opravdu jedná o flyback regulátor, pouze stačí odstranit kondenzátor C1. Tento kondenzátor dodává tzv. napěťový zámek (voltage clamping) pro polovodič, ke kterému je připojen. Je-li tranzistor MOSFET sepnut, je závěrné napětí z D1 vedeno přes kondenzátor na MOSFET. Je-li tento rozepnut, stoupá napětí na kondenzátoru až na hodnotu, kdy se D1 otevře. Během této doby je energie z tranzistoru MOSFET akumulována do kondenzátorů C1 a C2, přes diodu D1. Konvertor SEPIC s více výstupy však klade i jistá omezení na převodní poměry použitého transformátoru. Jedno ze sekundárních vinutí musí mít poměr 1:1 vůči primárnímu vinutí a dále musí mít i opačný směr. Kondenzátor C1 se poté připojuje právě k tomuto vinutí. Na schématu z obr. 1 je poměr 1:1 na 12 V vinutí, jinak je však lhostejné, použije-li 5 V výstup.


Obr. 1: Obvod SEPIC s více výstupy

Obvod z obr. 1 byl pokusně sestaven, aby byla ověřena jeho funkce. Provozován byl přitom jak v režimu SEPIC s osazeným C1, tak i v jako flyback regulátor v konfiguraci bez C1. Obrázek 2 ukazuje napětí na tranzistoru MOSFET v obou těchto provozních režimech. V režimu flyback bylo napětí na elektrodě Drain tranzistoru MOSFET téměř 40 V, zatímco v režimu SEPIC bylo toto napětí jen 25 V. Z toho vyplývá především nutnost použití dostatečně dimenzovaných součástek. Tranzistor MOSFET by měl být ve flyback režimu dimenzován na 40 V až 60 V, zatímco v návrhu zdroje topologie SEPIC je možné použít MOSFET pouze na 30 V. Krom toho je samozřejmě obtížnější zamezení vysokofrekvenčního rušení (> 5 MHz) technikou EMI filtrů.

U zdroje SEPIC byla měřením napětí na obou jeho výstupech zjištěna podstatně lepší stabilita. V obou případech bylo na 5 V výstupu napětí zhruba 5,05 V a to při výstupním proudu od nuly do plného zatížení a vstupním napětí 12 nebo 24 V. Výstup 12 V na regulátoru SEPIC zůstával v toleranci 10 procent, na regulátoru flyback vystoupal až na hodnotu 30 V (vysoké napětí na vstupu, 5 V výstup při plném zatížení a 12 V bez zátěže). Převodní účinnost je u obou konfigurací přibližně rovná, avšak mohla by být vyšší u regulátoru SEPIC, pokud by se součástky použily v souladu s jeho nižším přechodovým napětím.

Flyback (C1 neosazen) SEPIC (C1 osazen)
Obr. 2: Topologie SEPIC výrazně pomáhá snížit EMI a špičkové napětí

Topologie SEPIC je tedy velmi vhodná pro konstrukci napájecích zdrojů, nevyžadujících izolované výstupy. Špičkové napětí na tranzistoru MOSFET je rovno součtu vstupního a výstupního napětí a zároveň je zde výrazně potlačeno EMI, tolik nechvalně známé z topologie flyback. Nižší přechodové napětí samozřejmě umožňuje použití součástek pro nižší provozní napětí, což vede k efektivnější konstrukci a levnější výrobě. Jelikož je samotným zdrojem omezeno vyzařování (EMI), usnadní jeho použití dosažení schody cílového produktu. A konečně, je-li použit zdroj s více výstupy, je stabilita jednotlivých výstupů mnohem lepší než v případě zdroje typu flyback.

V příštím pokračování seriálu Power Tip se zaměříme na jednoduché a cenově přijatelné budiče LED.

Reference:
“No need to fear: SEPIC outperforms the flyback,”John Betten and Robert Kollman, Power Management DesignLine, January 25, 2006.

Autor: Robert Kollman, Texas Instruments







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk
Příbuzné články:
Power tipy I - Výběr správné pracovní frekvence spínaného zdroje
Power tipy II - Jak omezit vliv rušení zdroje
Power tipy III - Tlumení vstupního filtru - Díl 1 z 2
Power tipy IV - Tlumení vstupního filtru - Díl 2 z 2
Power tipy V - Záporné napětí ze snižujícího regulátoru
Power tipy VI - Správné měření napájecího zdroje
Power tipy VII - Efektivní napájení výkonových LED
Power tipy VIII - Omezení EMI technikou rozprostřeného spektra
Power tipy IX - Odhad nárůstu teploty výkonových součástek
Power tipy X - Přechodová odezva napájecího zdroje
Power tipy XI - Řešení ztrát v obvodu napájení
Power tipy XII - Maximalizování účinnosti napájecího zdroje
Power tipy XIII - Omezte ztráty v jádře indukčnosti
Power tipy XIV - Zdroj topologie SEPIC zajišťuje vyšší účinnost
Power tipy XV - Levný a výkonný budič LED
Power tipy XVI - Tlumení propustného měniče
Power tipy XVII - Komutační obvod u Flyback regulátoru
Power tipy XVIII - Jednoduché zlepšení stability regulátoru
Power tipy XIX - Snadné získání více záporných napětí
Power tipy XX - Parazitní rezonance v napájecím zdroji
Power tipy XXI - Hlídejte RMS proud kondenzátorů
Power tipy XXII - Vyhněte se častým problémům s chybovým zesilovačem
Power tipy XXIII - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 1
Power tipy XXIV - Převod paralelní impedance na sériovou
Power tipy XXV - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 2
Power tipy XXVI - Přenos vysokofrekvenční energie vodičem
Power tipy XXVII - Paralelní řazení napájecích zdrojů
Power tipy XXIIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 1
Power tipy XXIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 2
Power tipy XXX - Síťový zdroj s obyčejným obvodem
Power tipy XXXI - Poměr vnitřních odporů v synchronním regulátoru
Power tipy XXXII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 1
Power tipy XXXIII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 2
Power tipy XXXIV - Jednoduchý izolovaný napájecí zdroj
Power tipy XXXV - Omezení parazitní kapacity v transformátorech

Komentáře (2):

Zobrazit starší 30 dnů (2)...

host
2. Dne 03. 12. 2014 v 22:26 zaslal host
Obvody SEPIC
Lze použít topologii sepic i u jiných Boost DCDC, když to není v datasheet, nebo to brouk prostě musí umět? Ze schemat to vypadá, že to lze aplikovat na jakýkoli boost.


Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
PGEN45 - Generátor 8 kHz až 45 MHz
Moduly PGEN45, jejichž základem je integrovaný obvod LTC1799, jsou lineárně řízené generátory obdélníkového signálu v rozsahu 8 kHz do 45 MHz.
Skladem od 530 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007