. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Power tipy XXXIII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 2

Power tipy XXXIII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 2

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

V dalším pokračování seriálu Power Tipů navážeme na předchozí Power tip XXXII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 1, který byl věnován stanovení požadavků na rozptylovou indukci oddělovacího transformátoru regulátoru topologie SEPIC. Rovněž jsme společně diskutovali nad funkcí a požadovanými vlastnosti vazebního kondenzátoru C_AC a parazitních vlastností indukčností. Za nežádoucími proudy v obvodu zdroje však může stát i napětí na rozptylové indukci, proto si ve druhé části článku ukážeme změřené průběhy s cívkami s malou a velkou rozptylovou indukcí.

Obvod na obr. 1 by mohl naleznout uplatnění například v oblasti automobilových aplikací, proto byl také sestaven a podroben důkladné analýze. Vstupní napětí v poměrně širokém rozmezí od 8 do 36 V DC může být vyšší i nižší, vůči regulovanému výstupnímu napětí 12 V. U aplikací určených do automobilů se obecně preferuje použití keramických kondenzátorů a to především vzhledem k jejich širokému rozsahu provozních teplot, dlouhé životnosti, podpoře vysokých proudových skoků a celkově vysoké spolehlivosti. V důsledku toho byl také vazební kondenzátor C6 zvolen keramického typu. Ovšem keramický kondenzátor, ve srovnání s klasickým elektrolytickým kondenzátorem, umožňuje snazší průchod střídaného napětí, což způsobí vyšší citlivost obvodu na nízkou hodnotu rozptylové indukce.


Obr. 1: Konvertor topologie SEPIC umožňuje jediným obvodem vstupní napětí zvýšit i snížit

Dvě 47 uH indukčnosti značky Coilcraft, které jsou v obvodu použity, mohou být typu MSD1260 s velmi nízkou rozptylovou indukcí (jen 0,5 uH), nebo naopak MSC1278 s vysokou rozptylovou indukcí (14 uH). Na obr. 2 jsou uvedeny změřené průběhy primárního proudu. Průběh proudu na levém obrázku představuje situaci s indukčností MSC1278 a to na pinu č. 1 indukčnosti L1 a naopak na praném obrázku je tentýž proud s indukčností typu MSD1260.

Při pohledu na změřené průběhy vidíme jasně, že situace na prvním obrázku je přesně to, co bychom zde očekávaly. Obvykle je zde na stejnosměrném proudu namodulován střídavý proud s trojúhelníkovým průběhem. Naproti tomu druhý průběh zachycuje situaci, kdy nízká hodnota rozptylové indukce stojí za vysokým napětím na kondenzátoru C6. Špičkový proud je zde téměř dvojnásobkem vstupního stejnosměrného proudu a efektivní hodnota proudu je o 50 procent větší, než jaká by správně měla být.


(a) správný stav

(b) špatný stav (nízká hodnota rozptylové indukce)

Obr. 2: Nízká hodnota rozptylové indukce (vpravo) stojí za vyššími proudy v indukčnosti

Je zřejmé, že dalším problémem uvedeného zdroje bude i příliš vysoká hodnota elektromagnetické vyzařování (EMI) a s tím spojená poměrně náročná filtrace. Poměr hodnot vstupního střídavého proudu obou případů je v poměru téměř pět ku jedné, což vyžaduje použití filtru s útlumem alespoň 14 dB. Druhým problém je i vliv proudu na celkovou účinnost zdroje. Při o 50 procent větší efektivní hodnotě napájecího proudu, budou mít ztráty ve vedení více než dvojnásobnou hodnotu. Uvedená situace je dobře vidět na obr. 3, který srovnává účinnost zdroje při výměně pouze jediné indukčnosti. Oba případy dosahují poměrně slušné účinnosti (nad 90 procent) při převodu 12 V na 12 V. Ovšem v celém rozsahu má zdroj s velkou rozptylovou indukcí stále o 1 až 2 procenta lepší výsledkem a to i přesto, že stejnosměrný odpor obou cívek je shodný.


Obr. 3: Vysoká rozptylová indukce (MSC1278) vede v důsledku nižších proudů k vyšší účinnosti

Abychom to na závěr nějak shrnuli. Vyšší rozptylová indukce nemusí být vždy jen na škodu. Naopak v regulátorech topologie SEPIC můžeme i volnější vazbou mezi indukčnostmi dosáhnout celkově vyšší účinnosti, menší velikosti a samozřejmě i nižší výrobní ceny. Obě cívky nemusí být přímo pevně spojeny, naopak, těsnější vazba povede k vyšším proudům, které ve svém důsledku zvyšují nároky na filtrační obvody a snižují účinnost.

V praxi nejjednodušší způsob, jakým lze vhodné indukčnosti vybrat, je použití simulačních nástrojů. Avšak můžete také napětí na kondenzátoru C6 odhadnout, nastavit přípustné zvlnění proudu a následně vypočítat minimální hodnotu rozptylové indukce.

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, May 2010.

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:
Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
PU232F - převodník USB-UART, modul
Modul s obvodem CP2102 od Silicon Labs - převodník USB-UART pro vývoj a malosériovou výrobu.
Skladem od 290 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