適用于汽車和工業(yè)場合的高效同步SEPIC控制器

Victor Khasiev

LT8711 是一款直流-直流控制器，支持同步降壓、升壓、SEPIC、 ZETA和非同步降壓-升壓等拓撲。ADI公司有多款同步降壓、升壓變換器和控制器，但支持同步SEPIC拓撲的并不多。SEPIC拓撲其實非常實用，因為無論輸入電壓遠低于或遠高于輸出電壓，它都能提供穩(wěn)定的電平輸出。這一特性在有些場合是非常關(guān)鍵的，尤其是汽車應(yīng)用中電子產(chǎn)品在冷啟動和拋負載時，以及工業(yè)應(yīng)用中工廠的供電線路較長或者突然掉電時。油氣設(shè)備可以通過SEPIC變換器將多個不同的電源連接至負載來提高系統(tǒng)可靠性，如果其中一個電源出現(xiàn)故障，即使輸入電壓不同，SEPIC變換器可以通過另一個電源來為負載供電。

電路描述及功能

圖1示例的動力控制系統(tǒng)原理圖是一個基于LT8711的同步SEPIC變換器，其中包含：

兩個非耦合電感L1和L2

N溝道調(diào)制MOSFET管MN1，通過引腳BG驅(qū)動

兩個P溝道同步MOSFET管MP1和MP2，通過引腳TG驅(qū)動

解耦電容C1、C2和C3

輸入和輸出濾波器

圖1. LT8711用于SEPIC和降壓應(yīng)用的電路原理圖。

圖2顯示了輸入電壓為14V時變換器的效率，同步結(jié)構(gòu)能夠保證較高的轉(zhuǎn)換效率，峰值效率達到93.4%。圖3和圖4顯示了當輸入電壓降到比輸出電壓低或者升到比輸出電壓高時，變換器輸出依然能夠保持穩(wěn)定。

圖2. LT8711用于SEPIC應(yīng)用的轉(zhuǎn)換效率

圖3. 冷啟動狀態(tài)。輸入電壓VIN從15 V降至6 V時，VOUT保持12V穩(wěn)定。

圖4. 拋負載狀態(tài)。輸入電壓從10 V升至20 V時,Vout 保持穩(wěn)定。

標準演示電路DC2493A 經(jīng)過重新設(shè)計，輸出電流從4A增加到6A，MOSFET管MN1和MP1、電感L2被圖1所示的零件替代。

通過一個被重新設(shè)計的演示電路DC2493A來評估此設(shè)計，其熱影像如圖5所示。LT8711的演示電路中可以找到采用了類似解決方案的LTspice? 模型，其數(shù)據(jù)手冊中則詳細介紹了如何選擇SEPIC電路參數(shù)。

圖5. DC2493A和SEPIC工作時的熱影像(VIN=14 V、VOUT=12 V、=6A)。溫度最高的零件是MNI 77°C。

下面是峰值電壓和電流的基本表達式，以幫助理解此拓撲的工作模式。

IL1 = IIN + ΔIL1
IL2 = IOUT + ΔIL2
VBG = VTG = VIN + VOUT
ITG = IBG = IIN + IOUT + ΔI/2

結(jié)論

LT8711是一款通用且靈活的控制器，可設(shè)計用于同步降壓、升壓、SEPIC、ZETA和非同步降壓-升壓轉(zhuǎn)換器。需要特別指出的是，同步SEPIC拓撲使得輸出電壓在落入輸入電壓范圍中間時仍然可以產(chǎn)生很高的轉(zhuǎn)換效率，尤其適合汽車和工業(yè)應(yīng)用。

審核編輯：郭婷