耦合电感 SEPIC 转换器的优势

单端初级电感转换器 (SEPIC) 能够通过一个大于或者小于调节输出电压的输入电压工作。除能够起到一个降压及升压转换器的作用以外，SEPIC 还具有最少的有源组件、一个简易控制器和钳位开关波形，从而提供低噪声运行。看是否使用两个磁绕组，是我们识别 SEPIC 的一般方法。这些绕组可绕于共用铁芯上，其与耦合双绕组电感的情况一样，或者它们也可以是两个非耦合电感的单独绕组。设计人员通常不确定哪一种方法最佳，以及两种方法之间是否存在实际差异。本文对每种方法进行研究，并讨论每种方法对实际 SEPIC 设计产生的影响。

电路运行
图 1 显示了耦合电感的基本 SEPIC。当FET (Q1) 开启时，输入电压施加于初级绕组。由于绕组比为 1：1，因此次级绕组也被施加了一个与输入电压相等的电压；但是，由于绕组的极性，整流器 (D1) 的阳极被拉负，并被反向偏置。整流器偏颇关闭，要求输出电容在这种“导通”时间期间支持负载，从而强迫 AC电容 (CAC) 充电至输入电压。Q1 开启时，两个绕组的电流为 Q1 到接地，而次级电流流经 AC 电容。“导通”时间期间总 FET 电流为输入电流和输出次级电流的和。

FET 关闭时，绕组的电压反向极性，以维持电流。整流器导电向输出端提供电流时，次级绕组电压现在被钳位至输出电压。通过变压器作用，它对初级绕组的输出电压进行钳位。FET 的漏极电压被钳位至输入电压加输出电压。FET“关闭”时间期间，两个绕组的电流流经 D1 至输出端，而初级电流则流经 AC 电容。

伏-微秒平衡
耦合电感由两个非耦合电感代替时，电路运行情况类似。要让电路正确运行，必须在每个磁芯之间维持伏-微秒平衡。也就是说，对于两个非耦合电感而言，在FET“导通”和“关闭”时间期间，每个电感电压和时间的积必须大小相等，而极性相反。通过代数方法表明，非耦合电感的 AC 电容电压也被充电至输入电压。在 FET“关闭”时间期间，输出端电感被钳位至输出电压，其与耦合电感的次级绕组一样。在 FET“导通”时间期间，AC 电容在电感施加一个与输入电压相等但极性相反的电势。每间隔时间，对电感定义电压进行钳位，这样伏-微秒平衡便决定了占空比 (D) 的大小。其在连续导通模式 (CCM) 运行时，可简单表示为：

FET 导通时，施加于输入端电感的电压等于输入电压。FET关闭时，伏-微秒平衡通过钳位其 VOUT 来维持。记住，FET 导通时，输入电压施加于两个电感；FET 关闭时，输出电压施加于两个电感。两个非耦合电感 SEPIC 的电压和电流波形，与耦合电感版本的情况非常类似，以至于很难分辨它们。

两个还是一个？
如果 SEPIC 类型之间确实存在少许的电路运行差异的话，那么我们应该使用哪一种呢？我们通常选择使用耦合电感，是因其更少的组件数目、更佳的集成度以及相对于使用两个单电感而言更低的电感要求。然而，高功率现货耦合电感有限的选择范围，成为摆在广大电源设计人员面前的一个难题。如果他们选择设计其自己的电感，则必须规定所有相关电参数，并且必须面对更长的交货时间问题。耦合电感 SEPIC 可受益于漏电感，其可降低 AC 电流损耗。耦合电感必须具有 1：1 的匝数比，以实施伏-微秒平衡。选择使用两个单独的非耦合电感，一般可以更广泛地选择许多现货组件。由于并不要求每个电感的电流和电感完全相等，因此可以选择使用不同的组件尺寸，从而带来更大的灵活性。

方程式 1 到 3 表明了耦合电感和非耦合电感的电感计算过程。