采用XL6009的单端初级电感（SEPIC）转换器设计
在DC-DC转换器领域，单端初级电感转换器或SEPIC转换器是一种使用…
在DC-DC转换器领域单端初级电感转换器或SEPIC变换器是一种使用升压型控制拓扑来升高或降低输入电压的转换器。看完这篇文章后，你脑海中浮现的第一个问题是，它像一个荣耀的经典降压升压转换器吗？答案是肯定的和否定的经典降压-升压转换器由两个电感器和两个开关组成，这增加了成本，因此为了降低成本，一种更复杂的拓扑结构被称为反相降压-升压转换器使用。我们在之前的一篇文章中已经对此进行了讨论。在反相降压-升压转换器，反相降压-升压转换器的输出极性与输入极性相反。A.sepic转换器通过引入耦合电感来解决这些问题，该耦合电感降低了总成本并且在实际电路板中占用更少的空间。
因此，在本文中，我们将学习如何构建和测试Sepic转换器建立在流行之上传真6009集成电路。我们以前使用过这个XL6009 IC设计移动充电宝和一个可调降压-升压调节器（3.3V至12V），如果你感兴趣的话，你也可以去看看。
SEPIC转换器（单端初级电感转换器）的工作
下面的示意图是SEPIC变换器在这篇文章中，我们将用它来解释工作原理。
SEPIC转换器是降压-升压拓扑，不像传统的降压-升压是一种反相拓扑。SEPIC转换器的特点是使用两个电感器，一个在输入端，另一个接地，这两个电电感器通过耦合电容器连接，当施加开关信号时，耦合电容器有效地使L1和L2并联。
现在，为了了解SEPIC转换器的工作原理，我们修改了基本电路，并从图片中删除了控制器。正如你所看到的，当在那短暂的时刻向电路供电时，开关断开，电容器C2开始通过电感器L1充电。现在，当控制器IC打开时，它就打开了开关。
现在，当开关接通时，两件事同时发生，首先电感器L1和L2同时开始充电。当这种情况发生时，由于XL6009 IC内部电路产生的PWM脉冲，开关会断开。
现在，当开关再次断开时，电感器改变其极性并通过二极管放电，此时，输出电容器C3保持电荷。取决于PWM信号和反馈，现在我们可以以非常稳定的方式改变输出电压。这是对SEPIC转换器如何工作的一个非常基本的解释。
此时此刻，如果你想知道L1在这个示意图中的用途是什么？现在，仔细看一下示意图：你在电路图上看到的电感器是一个耦合电感器，这意味着两个绕组连接在一个磁芯中。这样做是为了减少瞬态。因此，用单独的电感器设计的问题之一是两个电感器L1和L2与串联的电容器形成谐振电路，正如我们从电路理论，对于LC电路，输入电压可能上升两倍于输入电压，因此可能会损坏您的灵敏度实验室电源因此，将问题最小化的方法是使用具有耦合电感器的SEPIC。当我们这样做的时候，能量会被SEPIC耦合耦合电容器在没有耦合电容器的情况下，该电路将作为反激式转换器工作。耦合电容器使任何泄漏电压短路，并允许电路更有效地工作。在这些类型的耦合电感器转换器中，两个电感器应该具有相同的值，这就是我们需要构建电感器的原因。
构建SEPIC转换器所需的组件
构建所需的组件基于XL6009升压转换器IC的SEPIC降压-升压转换器如下所列。这个项目中使用的组件非常通用，你可以在当地的爱好商店找到大部分。
- XL6009集成电路-1
- 470uF，63V电容器-1
- 220uF，63V电容器-1
- 22uF，63V电容器-1
- 1uF，50V SMD 0805电容器-2
- MBR20100CT二极管-1
- 10K电阻器-1
- 10K电位计-1
- 螺丝端子-2
- 47uH耦合电感器-1
- 跨接导线-1
- 复合板-1
基于XL6009的SEPIC转换器原理图
的完整示意图基于XL6009的SEPIC转换器r如下所示。
这个电路的工作原理非常简单。首先，我们的输入存储电容器直接连接到IC的输入VCC引脚。接下来，我们有了耦合电容器，在图6的示例示意图中建议使用47uH 4A耦合电感器Xl6009数据表耦合电感器可以是任何类型的；它可以是一个耦合变压器，或者在我的情况下，它是一个环形线圈架，我们从一个旧的不工作的ATX电源中无序取出。输出二极管是一个8A和100V的MUR810二极管。接下来，我们有一个由10K电阻器和10K电位计组成的反馈电路。最后，我们有输出电容器来存储输出电压。一旦我们完成了焊接过程，电路板看起来就像下图所示。
用于基于XL6009的SEPIC转换器的PCB
我们的SEPIC降压-升压转换器电路的PCB是在单面板上设计的。我用Eagle设计了我的PCB，但你可以使用你选择的任何PCB设计软件。Eagle生成的PCB顶部和底部的2D图像如下所示。
正如你所看到的，在PCB的最左边，我们有输入电源连接器，在右下角，我们有输出连接器。我们在耦合电感器中间使用了一个电容器，因为放置它非常方便，PCB上的电容器C3就是我们在基本原理图中显示的电容器C2。这个SEPIC转换器的主要驱动器是XL6009 IC，它位于PCB的底部。由于它是一个SMD组件，我们不得不把它放在底部。我们使用了厚接地平面，以确保有足够的电流流过。完整的设计文件以及TL494 Boost转换器原理图可以从下面的链接下载。
- 下载基于XL6009的SEPIC转换器电路的PCB设计GERBER文件
手工PCB：
为了方便起见，我准备了手工制作的PCB，如下所示。我在制作这个PCB时犯了一些错误，所以我不得不用一些铜线作为跳线来解决这个问题。
测试基于XL6009的SEPIC降压-升压转换器电路
注：第一次为该电路供电时，请使用恒流电源来限制电流，或者你可以使用一堆功率电阻器来限制电流。如果您在焊接过程中犯了一些错误，XL6009可能会烧坏。
如您所见，上述测试设置用于测试电路。ATX PC的电源用于为电路供电，这就是为什么输入电压保持在12V的原因。你还可以看到，电路目前运行在升压模式下，因此在这种情况下输出保持在43.26V伏，我在电路上连接了一个2.2K 1W的最小负载电阻器，它消耗了大约0.02A的电流。
上图显示，该电路在最小负载条件下可以达到2.5V的最小电压。
由于我只有两个万用表可供使用，我使用了mecho 450B+万用表来显示输出电压，并使用mecho 108B+万用计来测量输出电流。
在上图中，SEPIC转换器的输出电压保持在43.28V不变，这意味着输出电流也保持不变。但在MECHO 108B+万用表中，你可以看到电流已经上升到.223A或223 mA。这是因为在上图中，MECHO 108B+万用表显示输入电流，当我用ATX电源为电路供电时，输入电压保持在12V。
现在，对于较低电压范围内的效率，我能够获得大约68%的效率，但在较高电压范围内，效率下降到大约40%。这种情况的发生只是因为电感器质量差。因此，电感器的质量必须非常好。EE堆芯将比环形堆芯做得更好。
进一步的增强功能
此SEPIC降压-升压转换器电路仅用于演示目的，因此不保护电路被添加到电路的输出部分中。
- 必须增加一个输出保护电路来保护负载电路。
- 电感器需要浸在清漆中，否则会产生可听见的噪音。
- 具有正确设计的高质量PCB是强制性的
- 开关晶体管可以被修改以增加负载电流。
- 电感器的质量必须非常好。
- 为了获得电路的最大效率，电感器应能够处理XL6009数据表中定义的4A的最大电流。
我希望你喜欢这篇文章，并从中学到一些新东西。如果你有任何疑问，你可以在下面的评论中询问，也可以使用我们的论坛以供详细讨论。