电源提示：提高 SEPIC 性能的 3 种方法

简单地说，单端初级电感转换器 (SEPIC) 能够对输入电压进行降压或升压。例如，在汽车应用中，它可用于调节来自 12V 电池输入的 12V 输出电压，在 6V 启动/停止压降和 16V 或更高的交流发电机浪涌时保持输出电压稳定。有时 SEPIC 用于与多个输入源一起工作，当墙上适配器输出或系统电压发生变化时，无需使用不同的转换器。主要优点是成本低、有源元件最少(两个)、简单的升压控制器 IC、低输入纹波电压和最小的 FET 振铃以减少电磁干扰 (EMI)。

一些缺点是复杂的控制回路、右半平面零、非隔离拓扑，并且需要使用两个单独的电感器或单个耦合电感器。SEPIC 类似于非隔离反激式转换器，但增加了一个“飞行”电容器。事实上，如果去掉这个电容，它就变成了一个变压器匝数比为一比一的反激式转换器。因此，我们可以在某些应用中使用 SEPIC 来代替反激式转换器。让我们来看看一些有趣的 SEPIC 电路。

SEPIC 输出整流器的功耗随着功率水平的增加而迅速增加，尤其是在低输入电压下。这是因为整流器中的电流是输入电流与输出电流之和，在最小输入电压时最大。冷却整流器的能力可以将典型低压应用中的可用功率水平限制在 30W 左右。图 1 详细介绍了使用同步升压控制器实现的同步 SEPIC 转换器。同步操作用 FET 代替整流器以减少其损耗，有效地允许在相同损耗的情况下提供更多输出电流。如果配置了二极管，则输出电流将被限制为 3A 而不是 5A。使用同步整流可获得大于 95% 的效率。

此设计的一个关键点是 SEPIC 具有两个开关节点(TP2、TP3)，而不是升压器的单个开关节点。SEPIC 同步 FET 的驱动器不能直接连接到升压控制器的高端驱动器，因为它的源极 (TP3) 与其 SW 引脚 (TP2) 的电位不同。为了驱动它，我们添加了一个由 R3/D2/C15 组成的浮动电平转换器电路。C15 使 VIN 下降，其电压与“飞”电容器 C1 相同，从而在 Q1 栅极-源极上提供正确的电压摆幅。R3/D2 恢复正确的栅极驱动偏移(低 = -0.5V，高 = 7V)。

有时，需要多个输出电压。图 2 显示了如何在不增加额外控制器费用的情况下轻松添加调节良好的辅助输出电压。在本例中，3.3V 输出用作反馈并经过良好调节。假设二极管压降为 0.3V，则通过在 3.3V 顶部以大约 2.4 比 1 的比率堆叠绕组来获得 12V 输出。SEPIC 的耦合电感器必须具有 1 比 1 的匝数比才能正确平衡其伏-微秒乘积。

由于增加了一个额外的绕组，初级绕组和连接到“飞行”电容器 (C1) 的次级绕组之间的比率必须为 1 比 1。在这种情况下，初级和总次级必须具有相同的匝数。如果 C1 连接到中心抽头，初级绕组和 3.3V 绕组之间的匝数必须相同。与反激式相比，它的一个关键优势是辅助输出上有更好的轻载/空载电压调节，这是由于最小的 FET 振铃。由于次级振铃的峰值检测，空载输出的轻负载调节通常是反激式中的一个问题。此外，由于振铃较少，SEPIC 中通常可以使用较低电压的 FET。在图2所示的电路中，在完全交叉负载下获得了 10% 的调节。

一个鲜为人知的 SEPIC 事实是，次级绕组(或使用单独电感时的输出侧电感)中的平均电流等于输出电流。这使得间接感测输出电流变得非常容易。图 3通过电流检测电阻器 (R4) 来实现电池充电器。由于电流从 R4 的接地侧流出，因此使用固定增益反相运算放大器 (op amp) 配置来产生正电流检测反馈信号(电流)。输出电压和电流信息进行“或”运算，以创建恒定电流和恒定电压曲线之间的无缝转换。

总而言之，SEPIC 转换器提供了优于经典反激式的优势。它的主要优点是“钳位”的 FET 开关波形，可降低 EMI 和 FET 电压应力。其他实现包括同步、多输出和简单的基于接地的输出电流检测。这些只是我们如何以某种非传统方式提高 SEPIC 转换器性能的几个示例。