¿Cómo dimensiono la capacidad de acoplamiento para un convertidor SEPIC?

Las notas de la aplicación que he visto para un convertidor SEPIC ¹ me dicen que dimensione el condensador de acoplamiento para las corrientes y voltajes de ondulación. No he visto uno que me diga cómo dimensionar la capacitancia. Obviamente hay un mínimo; capacitancia cero significa que no hay acoplamiento, por lo que la entrada no tiene efecto en la salida. Para que los efectos de conmutación se acoplen de entrada a salida, necesitamos suficiente capacitancia para superar cualquier capacitancia parásita en el lado de salida del convertidor. Quizás 1000 pF debería hacer eso, creo, dependiendo de qué más esté sucediendo en el circuito. Pero el diseño de referencia que heredé usa un límite de 1 uF, lo que parece que puede ser excesivo para ese propósito. Lo que me hace pensar que hay más cosas para dimensionar ese capacitor que simplemente superar la capacitancia parásita.

¿Cómo dimensiono adecuadamente el condensador de acoplamiento en un convertidor SEPIC?

¹ _{Por ejemplo, este Texas Instruments AN-1484 Diseño de un convertidor SEPIC .}

capacitance coupling sepic

— Stephen Collings
fuente

Cual convertidor?

— Leon Heller

Cuando hice un diseño SEPIC, calculé la reactancia compleja 1 / (2 * pi * fs * C) y la configuré para que la reactancia fuera mucho menor que mi resistencia de carga más pequeña. Funcionó bien.

— Peter

Supongamos un cierto convertidor SEPIC correctamente diseñado que tiene una tapa de acoplamiento de x Farad. Ahora quiero un convertidor similar para entregar una corriente 10 veces mayor. Entonces simplemente escalaría todo lo relevante para esa corriente 10 veces por un factor de 10, por lo que ahora necesitaría un condensador de valor 10 veces x. Mira, no puedes decir que 1000pF debería hacerlo o 1uF es excesivo. Todo depende del diseño.

— Bimpelrekkie

No estoy seguro de por qué el voto negativo o el voto cerrado. Alguna crítica constructiva, por favor?

— Stephen Collings

@LeonHeller ¿Qué convertidor? Un convertidor SEPIC. en.wikipedia.org/wiki/Single-ended_primary-inductor_converter ¿Quiso decir algo más?

— Stephen Collings

Respuestas:

Para que los efectos de conmutación se acoplen de entrada a salida, necesitamos suficiente capacitancia para superar cualquier capacitancia parásita en el lado de salida del convertidor.

Si los dos inductores están acoplados, un SEPIC puede convertirse en un convertidor de retorno y no se necesita el condensador. Esto le indica que no hay un valor mínimo para el condensador de acoplamiento:

Creo que vale la pena vincular a este artículo donde robé la imagen.

El artículo se llama "Topología de la fuente de alimentación: SEPIC vs Flyback", publicado por Electronics Weekly.

Básicamente y en términos simples, no necesita el condensador si usa inductores acoplados, pero cuanto más capacitancia aplique, más se convertirá en un convertidor SEPIC con las diversas compensaciones que obtendrá.

— Andy alias
fuente

Buena respuesta. Pero, ¿y si los inductores no están acoplados?

— Stephen Collings

Si está utilizando inductores no acoplados, toda la energía que llega a la carga tiene que pasar a través del condensador y, aunque la eficiencia no disminuye significativamente con un condensador de menor valor, el rango Vin que puede sostener el voltaje de salida sí lo hace. Por lo tanto, consideraría que Xc debería ser una décima parte (o menos) que Rload (min). Comparo ese condensador con el que "pierde" voltaje en una de esas fuentes de alimentación sin transformador que siguen apareciendo de vez en cuando.

— Andy alias

Ah! Creo que lo entiendo ahora! El condensador, el inductor de salida y la carga forman un divisor de voltaje. Independientemente de lo que el regulador intente hacer, nunca puedo obtener un voltaje más alto que el creado por ese divisor. Entonces, el límite, como usted dice, establece el voltaje de entrada mínimo posible.

— Stephen Collings

Pregúntese, ¿el sepic almacena energía en el primario que se convierte en energía en el secundario? Si la respuesta es sí, entonces algunos diseños requerirán un espacio de aire para aprovechar al máximo el almacenamiento de energía y minimizar la saturación del núcleo (desperdicio de energía).

— Andy alias

Estoy dando vueltas en círculos aquí. Si tiene una pregunta específica sobre los tipos de condensadores utilizados en un sepic, entonces quizás plantee una nueva pregunta. Para los pocos casos en que he diseñado un sepic, probablemente he usado un X7R y no he tenido problemas.

— Andy también conocido como

La mayoría de las ecuaciones de estado estacionario para un CCM SEPIC dependen de que el voltaje en sea ~ , por lo que es mejor mantener el voltaje de ondulación pequeño en comparación con . Cuando se usa un condensador electrolítico, elegir una parte que pueda tomar la corriente RMS, hace que el voltaje de ondulación a través de suficientemente pequeño. Por supuesto, esto puede no ser cierto con una pieza de cerámica. $C_c$ $V_{\text{in}}$ $V_{\text{in}}$ $C_c$

Para piezas con baja ESR, el voltaje de ondulación máximo en sería menor que . Comience con 0.1 voltaje de ondulación para elegir un valor para . Aquí hay una referencia básica para diseñar un SEPIC , aunque no le dice explícitamente cómo elegir el valor de . $C_c$ $\frac{I_{\text{out}}}{C_c f_{\text{pwm}}}$ $V_{\text{in}}$ $C_c$ $C_c$

Es interesante cómo, si tiene un valor pequeño y el inductor de salida se hace más pequeño que el inductor de entrada, y tal vez se agrega una pequeña capacitancia a través del interruptor, el SEPIC comienza a parecerse a un convertidor de Clase E. $C_c$

— gsills
fuente

¿Cuál recomendarías en un SEPIC básico? ¿Porque no puede ser peligroso colocar una cerámica como desacoplamiento (X7R) debido a su bajo ESR y por lo tanto tener un circuito inestable?

— J. Joly