Высокоэффективный преобразователь SEPIC для автомобильных и промышленных приложений

Описание и принцип работы схемы

На Рисунке 1 показана схема синхронного преобразователя SEPIC, управляющего передачей энергии, который состоит из:

• Двух несвязанных дросселей L1 и L2;
• N-канального переключающего MOSFET MN1, управляемого выводом BG;
• Двух синхронных P-канальных MOSFET MP1 и MP2, управляемых выводом TG;
• Развязывающих конденсаторов C1, C2 и C3;
• Входных и выходных фильтров.

Рисунок 1.	Электрическая схема LT8711 для SEPIC и понижающих приложений.

На Рисунке 2 изображена зависимость КПД преобразователя от тока нагрузки при входном напряжении 14 В. Синхронная схема обеспечивает высокий КПД, достигающий в пике 93.4%. Рисунки 3 и 4 позволяют оценить высокое качество стабилизации выхода при провалах и бросках входного напряжения.

Рисунок 2.	Зависимость КПД от тока нагрузки преобразователя SEPIC на основе микросхемы LT8711.

За основу была взята стандартная демонстрационная схема DC2493A [1], переработанная для увеличения выходного тока с 4 А до 6 А. MOSFET MN1 и MP1, а также дроссель L2 были заменены компонентами, показанными на Рисунке 1.

Рисунок 3.	Моделирование ситуации холодного запуска. Напряжение шины VIN проседает от 15 В до 6 В, однако напряжение VOUT остается стабильным и равным 12 В.

Рисунок 4.	Моделирование сброса нагрузки. Напряжение шины VIN увеличивается от 10 В до 20 В, но стабилизация VOUT не нарушается.

Эта модифицированная схема использовалась для оценки характеристик конструкции. На Рисунке 5 показана тепловая карта ее платы. LTspice модель для аналогичного решения приведена в [2]. Подробные рекомендации по выбору компонентов для силовой цепи SEPIC можно найти в техническом описании LT8711.

Рисунок 5.	Схема расположения компонентов и тепловая карта демонстрационной платы DC2493A (VIN = 14 В, VOUT = 12 В/6 А). Самым горячим компонентом с температурой 77 °C является транзистор MN1.

Для понимания функционирования этой топологии ниже приведены основные выражения для пиковых значений напряжений и токов:

LT8711 – это универсальный и гибкий контроллер, предназначенный для использования в понижающих, повышающих, SEPIC, ZETA и асинхронных понижающе-повышающих преобразователях. В частности, синхронный преобразователь SEPIC может использоваться для эффективного преобразования входных напряжений, которые могут быть выше и ниже требуемого выходного напряжения, что особенно важно для автомобильных и промышленных приложений.

Ссылки

Материалы по теме