Applikationstipp: SEPIC-Wandler optimiert

Der SEPIC-Wandler ist recht beliebt, da er sowohl als Hoch- als auch als Tiefsetzsteller arbeiten kann. Doch ist sein Standarddesign suboptimal:

Der gängige SEPIC-Wandler (Single Ended Primary Inductor Converter) als Buck-Boost-Regulator arbeitet nach Bild 1: Zuerst wird die Eingangsspannung mit L1 und SW1  reduziert, dann mit L2 und D2 wieder erhöht. Dabei ist nur der Ausgangsstrom deutlich getaktet, der Eingangsstrom dagegen über L1 geglättet, was die Stromversorgung auch bei höherem Innenwiderstand „sauber“ hält.  SEPIC-Wandler finden sich deshalb inzwischen in zahlreichen batteriebetriebenen Elektronikgeräten wie Smartphones, Bildschirmen oder Digitalkameras.

Zeichnet man das Schaltbild nach Bild 2 um, so erkennt man, dass beide Spulen auch nach Bild 3 auf einen Kern gewickelt werden können. Es gilt nämlich: Vin=VL1+VL2+Vc1 und damit Vc1avg=Vin => VL1=-VL2. Mit einem gemeinsamen Kern können die einzelnen Induktivitäten kleiner ausfallen. Besonders bei höheren Strömen und nur geringer Restwelligkeit ist dies von Nutzen.

Für diese gekoppelten SEPIC-Wandler-Induktivitäten sind von Coiltronics / Cooper-Bussmann besonders die folgenden Baureihen geeignet:

Ferrite Shielded Drum (Ferrit):

  • DRQ
  • SDQ

 

Torodial Powder Core (Eisenpulver):

  • Econo-Pac
  • Octa-Pac
  • Octa-Pac Plus

 

Auch interessant sind die Versa-Pac-Baureihen mit bis zu sechs eng gekoppelten Windungen und die DRAQ127-Baureihe für Automotive-Anwendungen mit einem Temperaturbereich von -40 bis 165°C, hoher Schock- und Vibrationsfestigkeit und Erfüllung des AEC-Q200-Standards.


Nachfolgend finden Sie einige Tabellen für bei HY-LINE Power Components lieferbare Coiltronics-Induktivitäten mit Ferrit- und Eisenpulver-Kern sowie ausführliche Berechnungs-Tabellen zum Download, ebenso Applikationen und Datenblätter von SEPIC-ICs von AIC und Microchip aus unserem Lieferprogramm.

Am praktischsten ist aber das Coiltronics Coupled Inductor Selector Spreadsheet: Es berechnet aus den links oben im grünen SEPIC-Bereich einzugebenden Werten die im mittleren gelben Bereich erscheinenden Ergebnisse und das dazu passende Coiltronics-Bauteil. Sollte ein Versapac-Bauteil geeignet sein, so erscheint rechts oben im orangen Teil dessen empfohlene Verschaltung mit mehreren seriell oder parallel geschalteten Teilwindungen.

Ein ausführtlicher Fachartikel über die optimierten SEPIC-Wandler ist in den Elektronik-Informationen 11/2012 erscheinen:

Sparen mit gekoppelten Induktivitäten

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