Tips for design av SEPIC-omformere

I applikasjonsnotat ANP135 «SEPIC med koblede og ukoblede induktorer» tar Würth Elektronik for seg driften av en enkeltsidig primærinduktoromformer (SEPIC) i både kontinuerlige og diskontinuerlige ledningsmoduser (CCM og DCM). Det 28 sider lange dokumentet inneholder også designhensyn og retningslinjer med fokus på kraftmagnetisme.

SEPIC er en ikke-isolert svitsjende kraftforsyningstopologi som genererer en utgangsspenning som kan være høyere, lik eller lavere enn inngangsspenningen. Typiske bruksområder inkluderer batteridrevne enheter og ladere, bilkraftsystemer, solcelledrevne omformere, LED-belysning og effektfaktorkorreksjonstrinn. Dette nye applikasjonsnotatet fra Würth Elektronik gir en detaljert analyse av SEPIC-omformeren med særlig vekt på implementeringen med en koblet induktor, for eksempel WE-MCRI. Den inkluderer også en analyse av "ripple current steering"-teknikken og den viktigste rollen som lekkasjeinduktansen spiller i omformeren, alt støttet av SPICE-simuleringer og målinger på en ekte DC-DC SEPIC-omformerprototype.

I motsetning til topologier med én enkelt induktor, som for eksempel buck-, boost- eller buck-boost-omformere, krever SEPIC-effekttrinnet to induktorer. Disse kan implementeres som frakoblede, separate induktorer, eller alternativt konfigureres som en koblet effektinduktor med to viklinger på en felles kjerne. Denne konfigurasjonen reduserer ikke bare antall komponenter, men krever også mindre induktans for å generere samme rippelstrømamplitude sammenlignet med en løsning med frakoblede induktorer. Dessuten muliggjør den magnetiske koblingen av viklingene implementering av «rippelstrømstyring». Dette er en teknikk der rippelstrømmen til inngangsviklingen kan «styres» til utgangsviklingen, noe som bidrar til å redusere ledningsbåren EMI-støy.

– Når man designer en SEPIC med koblede induktorer, er det viktig å forstå påvirkningen av koblingsfaktoren på omformerens ytelse. I motsetning til typiske scenarier kan en høyere lekkasjeinduktans være en fordel i dette tilfellet, forklarer Eleazar Falco, senior applikasjonsingeniør hos Würth Elektronik eiSos, og forfatter av notatet.