. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Power tipy XXXII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 1

Power tipy XXXII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 1

V dalším pokračování seriálu Power Tipů bych se rád zaměřil na definici a stanovení požadavků tzv. rozptylové indukčnosti v obvodech regulátorů topologie SEPIC.

Obvody SEPIC jsou zajímavým řešením v případech, kdy není nutné zajistit úplnou elektrickou izolaci mezi primární a sekundární stranou napájecího zdroje a je přitom lhostejné, zda je vstupní napětí vyšší či nižší, ve srovnání s požadovanou výstupní hodnotou. Jejich použití je tedy možné i v případě aplikací zvyšujících regulátorů s ochranou proti zkratu na výstupu.

Napájecí zdroje topologie SEPIC využívají pouze jediný výkonový spínací prvek a nežádoucí elektromagnetické vyzařování (EMI) omezují trvalým proudem. Základní topologie (uvedená na obr. 1) umožňuje použití dvou samostatných indukčností, přičemž průběhy napětí jsou na obou indukčnostech shodné a z toho důvodu je i možné použít společné jádro, jak je na schématu uvedeno. Nejčastěji se však používají klasické oddělovací transformátory, které jsou zajímavé pro svou nízkou cenu a zároveň oproti dvěma samostatným indukčnostem zabírají mnohem menší plochu. Nevýhodou je dostupnost obvykle standardních provedení, která nemusí být vhodná pro všechny typy aplikací.


Obr. 1: Převodník topologie SEPIC vyžaduje pro step-up i step-down provoz pouze jediný spínací prvek

Průběhy proudů a napětí jsou v obvodu SEPIC velmi podobné regulátoru flyback v režimu stabilního proudu CCM (Continuous Current Mode). V okamžiku sepnutí výkonového tranzistoru Q1 dojde k přivedení vstupního napětí na primární vinutí oddělovacího transformátoru a akumulaci energie. Jakmile dojde k rozepnutí tranzistoru, napětí na indukčnosti změní svou polaritu a přenese se na sekundární stranu. Kondenzátor C_AC je právě tím hlavním rozdílem, kterým se obvod SEPIC liší od regulátoru typu flyback. Díky němu dojde v okamžiku sepnutí tranzistoru Q1 ke spojení sekundárního vynutí transformátoru na společnou zem. Jakmile se následně Q1 opět rozepne, prochází naakumulovaná energie přes C_AC a D1 do výstupní svorky zdroje. To je právě velkou výhodou oproti regulátoru typu flyback, díky čemuž na spínacím tranzistoru Q1 nevznikají žádné nežádoucí napěťové špičky a rezonance. Výsledkem je možnost použití nižšího napětí a tedy i vyšší účinnosti celého regulátoru.

Vzhledem k tomu, že je obvod velmi podobný regulátoru typu flyback, mylně se řada konstruktérů domnívá, že primární a sekundární strana regulátoru není nijak galvanicky spojena. Ovšem opak je pravdou. Na obr. 2 jsou uvedeny dva provozní stavy kontinuálního SEPIC regulátoru, kde je transformátor nahrazen modelem ideálního transformátoru (T), rozptylové indukčnosti (LL) a magnetizační indukčnosti (LM). Pokud se na náhradní schémata podíváme důkladněji, můžeme vidět, že napětí na rozptylové indukčnosti se rovná napětí na kapacitě C_AC. Zároveň také nesmíme zapomenout na to, že přeměna nízkého napětí z C_AC nebo indukčnosti na velké napětí vyžaduje průchod poměrně velkého proudu. Velký cirkulační proud ovšem zhoršuje účinnosti a EMI regulátoru, což samozřejmě nechceme. Jednou z metod, jakou lze proud v obvodu regulátoru alespoň částečně omezit, je zvýšení hodnoty kapacity kondenzátoru C_AC. To ale znamená nejen vyšší náklady, ale také velikost a v některých případech může znamenat i zhoršení spolehlivosti. Lepším řešením je zvýšení hodnoty rozptylové indukčnosti, čehož lze snadno dosáhnout již při volně a specifikaci komponent.


2a) MOSFET ON: VLL = VC_AC - VIN = ΔVC_AC (prvky obvodu DC nejsou zakresleny)


2b) MOSFET OFF: VLL = VIN + VOUT - VC_AC - VOUT = ΔVC_AC (prvky obvodu DC nejsou zakresleny)

Obr. 2a a 2b: Oba základní stavy regulátoru SEPIC. Střídavé napětí na rozptylové indukčnosti se rovná napětí na kondenzátoru C_AC

Zajímavé je, že tuto skutečnost si uvědomuje jen velmi málo dodavatelů a mnoho z nich nabízí pouze transformátory s nízkou rozptylovou indukčností. I přesto například společnost Coilcraft nabízí MSD1260 s vlastní indukčností 47 uH a s hodnotou rozptylové indukčnosti cca 0,5 uH. Navíc byla před nedávnem představena i alternativní verze s hodnotou rozptylové indukčnosti dokonce více než 10 uH. Jelikož se jedná o ideální prvek do obvodů SEPIC, detailně se k jeho vlastnostem vrátíme i v příštím pokračování seriálu Power Tipů.

Pro více informací o tomto a dalších dílech seriálu navštivte adresu: www.ti.com/power-ca.

Reference:
Betten, John; “SEPIC Converter Benefits from Leakage Inductance”, PowerPulse.net, http://www.powerpulse.net/techPaper.php?paperID=153
Coilcraft Catalog, MSD1260 Data sheet, also contact for parts with higher leakage inductances, http://www.coilcraft.com/forms/question.cfm

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 (1):

Zobrazit starší 30 dnů (1)...

host
1. Dne 28. 07. 2011 v 15:01 zaslal host
Power tipy
Jsem rád, že seriál pokračuje. Jen tak dál. :-)


Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
M66 QUECTEL
Quad-Band GSM/GPRS SMD modul s Bluetooth a rozměry 15,8 x 17,7 mm.
Skladem od 289 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