電源工程師莫錯(cuò)過!輸入≈輸出電壓的DC/DC電源設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間:2015-02-04 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】電源設(shè)計(jì)時(shí)當(dāng)要求輸入電壓與輸出電壓相近時(shí)該怎么辦?有的人使用先降后升或先升后降的方法,但這會(huì)大大降低效率;還有一些公司開發(fā)出了 自動(dòng)切換升壓降壓模式的芯片,但這樣成本很高。有沒有一種既高效又便宜的方法達(dá)到我們的目的呢?
在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)過 程中,電源通常是必不可少的部分,很多設(shè)備(尤其是使用電池的設(shè)備)的電源都是以DC-DC為主的。這些電源一般有三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),即人們熟知的buck、 boost和buck-boost(也叫inverting),分別用于降壓、升壓和反向。但是,也有一些時(shí)候,我們需要的輸出電壓和輸入電壓相近或就在輸入電壓范圍內(nèi),這時(shí)候,單獨(dú)使用上述這三種結(jié)構(gòu)都無法滿足要求。對(duì)此,有的人使用先降后升或先升后降的方法,但這會(huì)大大降低效率;還有一些公司開發(fā)出了 自動(dòng)切換升壓降壓模式的芯片,但這樣成本很高。有沒有一種既高效又便宜的方法達(dá)到我們的目的呢?當(dāng)然有,這就是SEPIC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
SEPIC電路的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示:
該電路需要使用2個(gè)電感。開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),為L1和L2(通過C1)充電,負(fù)載由輸出電容C2供電;當(dāng)開關(guān)管截止時(shí),L1的電流通過C1和二極管輸出到輸出電 容C2中,L2的電流通過二極管也輸出到C2中;通過改變開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間,可以改變輸出電壓。該電路的輸出電壓可以大于、小于或等于輸入電壓,而且在不 需要使用該電源的時(shí)候,中間的電容C1還可以起到隔離作用。
下面給出一個(gè)自己用過的電路圖:
這個(gè)電路將三串鋰電池的輸入電壓(9-12.6V)穩(wěn)定在12V,使用的是TI的TPS40210芯片,該芯片不僅可以用于BOOST電路,也可以用于 SEPIC電路。這里使用的電感是一個(gè)共模電感,由于SEPIC電路中2電感的電壓、電流是完全一致的,所以可以使用一個(gè)共模電感代替2個(gè)電感,這樣不僅 可以降低成本,而且由于互感作用,只需要一半的電感量就夠了。
SEPIC 電路還有很多用法,在這里就不多敘述,總之,該結(jié)構(gòu)是一個(gè)有諸多優(yōu)點(diǎn)的結(jié)構(gòu),只是研究的人比較少,資料比較少,更過妙用還需要大家共同努力開發(fā)。不過,該 電路也有一個(gè)致命的缺點(diǎn):由于要靠中間的電容做儲(chǔ)能元件,因此電路的功率不能做大,而且電路的性能跟中間的電容有巨大的關(guān)系。所以,在實(shí)際使用過程中,要 盡量選擇低ESR、額定電流大的電容。
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