Der SEPIC (Single-Ended-Primary-Inductor-Converter) ist eine nicht isolierte Schaltnetzteiltopologie, die eine Ausgangsspannung erzeugt, die höher oder niedriger als die Eingangsspannung sein kann. Dies ist eine häufige Anforderung in Applikationen wie akkubetriebenen Produkten und Ladegeräten, automobilen Energiesystemen, Photovoltaikkonverter, Offline-LED-Beleuchtung sowie Leistungsfaktorkorrekturstufen, um nur einige zu nennen.
Im Gegensatz zu Topologien mit nur einer Induktivität, wie Buck, Boost oder Buck-Boost, benötigt die Leistungsstufe des SEPIC zwei Induktivitäten. Diese können als ungekoppelte, gesonderte Induktivitäten implementiert werden oder alternativ auf dem gemeinsamen Kern wie die beiden Wicklungen einer gekoppelten Leistungsinduktivität aufgebaut werden. Dieser Aufbau reduziert nicht nur die Anzahl an Komponenten, sondern erfordert auch eine geringere Induktivität, um die gleiche Ripplestromamplitude zu erzeugen, verglichen mit einer Lösung mit ungekoppelten Induktivitäten. Darüber hinaus ermöglicht die magnetische Kopplung der Wicklungen die Implementierung von „Ripple Current Steering“, einer Technik, bei der der Ripplestrom der Eingangswicklung auf die Ausgangswicklung ''gesteuert'' wird, was das leitungsgebundene EMI-Rauschen reduziert. Es ist jedoch wichtig, die Auswirkungen der Streuinduktivität auf die Leistung eines SEPIC mit gekoppelten Induktivitäten zu verstehen. Hier kann eine höhere Streuinduktivität im Gegensatz zu den üblichen Fällen tatsächlich von Vorteil sein.
In dieser Application Note wird der Betrieb des SEPIC sowohl im kontinuierlichen als auch im diskontinuierlichen Modus (CCM engl: continuous conduction mode und DCM engl: discontinuous conduction mode) analysiert, und es werden wichtige Designüberlegungen und Richtlinien vorgestellt. Besonderes Augenmerk wird auf die Implementierung mit einer gekoppelten Induktivität gelegt, einschließlich einer Analyse der Ripplestromsteuerungstechnik und der Schlüsselrolle der Streuinduktivität für die Wandlerleistung. Die Analyse wird durch SPICE-Simulationen und Messungen an einem realen DC-DC SEPIC-Wandler-Prototyp unterstützt.
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