適用于汽車和工業場合的高效同步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，它都能提供穩定的電平輸出。這一特性在有些場合是非常關鍵的，尤其是汽車應用中電子產品在冷啟動和拋負載時，以及工業應用中工廠的供電線路較長或者突然掉電時。油氣設備可以通過SEPIC變換器將多個不同的電源連接至負載來提高系統可靠性，如果其中一個電源出現故障，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溝道調制MOSFET管MN1，通過引腳BG驅動

兩個P溝道同步MOSFET管MP1和MP2，通過引腳TG驅動

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，同步結構能夠保證較高的轉換效率，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定。

圖2. LT8711用于SEPIC應用的轉換效率

圖3. 冷啟動狀態。輸入電壓VIN從15 V降至6 V時，VOUT保持12V穩定。

圖4. 拋負載狀態。輸入電壓從10 V升至20 V時,Vout 保持穩定。

標準演示電路DC2493A 經過重新設計，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。

通過一個被重新設計的演示電路DC2493A來評估此設計，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，其數據手冊中則詳細介紹了如何選擇SEPIC電路參數。

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

結論

LT8711是一款通用且靈活的控制器，可設計用于同步降壓、升壓、SEPIC、ZETA和非同步降壓-升壓轉換器。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生很高的轉換效率，尤其適合汽車和工業應用。

審核編輯：郭婷