5.3 Принцип работы SEPIC преобразователя

SEPIC преобразователь строится на базе обыкновенного BOOST преобразователя напряжения с добавлением разделительного конденсатора Cp, устанавливаемого между L1 и D1 (рис.5.3.). Очевидно, что он блокирует постоянную составляющую напряжения между входом и выходом. Однако анод D1 должен быть подключён к определённому потенциалу. Для этого служит вторая индуктивность L2, через которую D1 соединяется с землёй.

Рассмотрим преобразователь с фиксированной частотой, работающий в режиме непрерывного тока для обоих индуктивных элементов. Диаграммы работы преобразователя предоставлены на рис.5.4.

Чтобы понять принцип работы преобразователя, рассмотрим сначала установившийся режим, при котором ключ разомкнут. Через конденсатор С_Р постоянный ток не течет. Напряжение на конденсаторе С_Р равно V_IN, так как его левая обкладка подключена к источнику питания через L1, а правая -- к земле через L2.

В ходе фазы включения правый вывод L1 подключен к земле, и напряжение на L1 равно V_IN. Левая обкладка конденсатора СР подключается на землю, а поскольку он уже заряжен до напряжения V_IN, то на его правом выводе напряжение равно -- V_IN. Так как нижний вывод элемента L2 заземлен, то L2 оказывается подключенным параллельно С_Р, и напряжение на его верхнем полюсе также равно -- V_IN. Диод D1 находится в обратном включении и закрыт.

В этой фазе L1 заряжается от источника питания, a L2 -- от конденсатора С_Р. Поскольку диод D1 закрыт, энергия, запасенная в индуктивности, не идет ни на зарядку выходного конденсатора С_оuт, ни в нагрузку. Таким образом, токи в обоих элементах индуктивности линейно возрастают.

В ходе фазы отключения, поскольку ток через индуктивность L1 не может измениться моментально, через правый вывод L1 течет прежний ток. При этом напряжение на этом выводе повышается, превышая входное напряжение VIN. Таким образом, потенциал левой обкладки конденсатора СР также становится выше V_IN, а диод D1 переходит в открытое состояние. Это означает, что напряжение на правом выводе конденсатора С_Р, совпадающее с напряжением на верхнем выводе L2, является и выходным напряжением V_0UT за вычетом незначительного падения напряжения на диоде. Кроме того, отметим, что напряжение между обкладками конденсатора С_Р равно V_IN, и таким образом напряжение в точке между С_Р и L1 составляет V_IN + V_OUT.

Токи в элементах индуктивности L1 и L2 теперь заряжают выходной конденсатор С_оuт и поддерживают ток нагрузки, линейно убывая.

Рис. 5.3. Схема преобразователя SEPIC

Рис.5.4. Диаграммы работы преобразователя.