SEPIC电路分析

SEPIC电路分析 电路分析

主要内容1、理想情况下的电路分析 、 2、实际情况下的电路分析 、 3、器件的选择 、 4、损耗的计算 、 5、电路效率的计算 、

1、理想情况下电路分析 、L1 i1iD

ic1 C1

D

Vg

Q1

vDS

L2 C2i2

vo

R

图1 理想情况下SEPIC电路

1、理想情况下电路分析 、MOSFET开通时电路ic1 C1i1

回路方程：

ic 2L1

Vg

L2 C2i2

vo

R

图2 当MOSFET导通时电路

V L1 = V g V L 2 = V C 1 iC 1 = I 2 VO i C 2 = R

1、理想情况下电路分析 、MOSFET关断时电路i1

回路方程：

L1

ic1 C1

D

i1 VgL2 C2

vo

R

i2

图3 MOSFET关断时电路图

Vg V L1 VC1 VO = 0 VL 2 = VO iC1 = I1 i = I + I VO 1 2 C2 R

1、理想情况下电路分析 、电感伏秒平衡方程

DVg + D (Vg Vo VC1 ) = 0'

DV C 1 + D ' ( Vo ) = 0电容充放电平衡方程

VO =

D Vg 1 D

VC1 = Vg

DI 2 + D ' I1 = 0

VO VO ' D ( + D ( I1 + I 2 ) = 0 R R

I1 =

V D O 1 D R

Vo I2 = R

2、实际情况下的电路分析 、i1

iDvDS

i2L2 C2

iC 2voR

Q1

RL 2

图4 实际情况下的电路

2、实际情况下的电路分析 、MOSFET导通时实际电路i1VgiD

回路方程：

VL1 = Vg I1 RL1 ( I1 + I 2 ) RQi2RDSL2 C2RL 2

iC 2 voR

VL 2 = ( I1 + I 2 ) RQ + I 2 RL 2 VC1

iC1 = I 2iC 2 V = R

图5 当MOSFET导通时实际电路

2、实际情况下的电路分析 、MOSFET关断时实际电路i1Vgi2

回路方程：

V L1 = V g I 1 R L1 V1 ( I 1 + I 2 ) R D V D VOiC 2

L2 C2RL 2

vo

R

VL 2 = V + VD + ( I1 + I 2 ) RD + I 2 RL 2

iC1 = I1iC 2 = I1 + I 2 V R

图6 MOSFET关断时电路图

2、实际情况下电路分析 、电感伏秒平衡方程

D Vg I1 RL1 ( I1 + I 2 ) RQ + D ' Vg I1 RL1 Vc1 ( I1 + I 2 ) RD VD VO = 0 D ( I1 + I 2 ) Rc + I 2 RL 2 VC1 + D ' [V + VD + ( I1 + I 2 ) RD + I 2 RL 2 ] = 0 1 D '(D ' D) Vg + VD VO D M (D) = = 2 ' DR L1 D ( D D ) R D RQ D ' R L 2 D ( D ' ) 2 Vg Vg ( ' + ' + + + ) DR DR DR R DR D

电容充放电平衡方程

DI 2 + D I1 = 0'

D (

VO V + D ' ( I1 + I 2 O ) = 0 R R

I1 =

V D O 1 D R

I2 =

Vo R

3、器件的选择 、1) 电感的选择 确定电感的规则是，在最小输入电压时使 得纹波电流的大小约为稳定值得30%。得

电感L1的纹波电流：

V g = L1 i1 = 30% I1

dV L 1 dt

iL1 =

Vg 2 L1

DTs

L1 =L2 = L1 =

Vg TS 2 I O × 0.3

(1 D)

同理可得L2的值

V0TS D 2 I o × 0 .3

3、器件的选择 、2) 电容的选择 确定电容的规则是，在最小输入电压

时使 得纹波电压的大小约为稳定值得5%。 电容C1的纹波电压：C1 dU C1 = I2 dt

U C1 =

U C1 = 5% U C1

I2 DmaxTs C1

C1 =C1 = I o DTS 0.1× Vo

I 2 DTS 0.1× Vg

同理可得C2的值

3、器件的选择 、3) 功率MOSFET的选择 流过开关管的最大电流值

I Q ( peak ) = I 1( peak ) + I 2 ( peak )承受到最大反向电压为 4) 电力二极管的选择 流过二极管的最大电流值 承受到最大反向峰峰值电压为

I1( peak ) = I1 + iL1其中

I 2 ( peak ) = I 2 + iL 2

VQ = Vg + Vo

I Q ( peak )VRD = Vg + Vo

I Q ( peak ) = I 1( peak ) + I 2 ( peak )

4、损耗的算 、1) MOSFET的开关损耗Vg + Vo

I1 + I 2

a) MOSFET的关断损耗Poff = 1 (I1 + I 2 )(Vg + Vo )(t2 t0 ) 2

i (t )

I1 + I 2

b) MOSFET的开通损耗Pon = 1 (I1 + I 2 )(Vg + Vo )(t 4 t3 ) 2

VD (t )

Vg VO

c) MOSFET的导通损耗P = (I1 + I 2 )RQ 1t0

t1

t2

d) 一个周期内MOSFET总的损耗PQ = Poff + Pon + P 1

图7 MOSFET关断时的波形图

4、损耗的算 、2) 电力二极管的损耗

Poff = (Vg + Vo )Qr Pon = ( I1 + I 2 ) 2 RD

PD = Poff + Pon3) 电感的的损耗

PL1 = I1 RL12

PL 2 = I 2 RL 22

5、效率的计算 、η=V g I 1 ( P + PD + PL1 + PL 2 ) Vg I1