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单端初级电感转换器SEPIC(Single-ended Primary Industry Converter)电路架构较为复杂,如图6所示,在此假设电感在晶体管Q导通或截止时,都於“伏特─秒”平衡的状态,则电感的平均值电压VL1,mean和VL2,mean为0,可知搭配在电路中间的电容C左端经L1接触VI,右端经L2至接地,电容C的电压平均值为VC,mean= VI - VL1,mean- VL2,mean = VI。
令T为晶体管Q之切换周期,D为晶体管Q导通的责任周期,观察电感L1的“伏特─秒”平衡关系可得下式∶
DTVI=(1-D)T(Vout +Vd+Vc,mean-VI) = (1-D) T (Vout+Vd)
则(Vout + Vd)/ VI = D/(1-D)
当1>D>0.5时,(Vout + Vd)/VI
>1;而0.5>D>0时,(Vout +
Vd)/VI<1,可知SEPIC电路既可用作升压,亦可用作降压的作用,由於锂电池的工作电压范围为4.2V~2.7V,当电池电压低於3.3V时,欲继续使用此残存的10%电量,乃至VI为2.7V,则SEPIC转换器可以藉由工作周期D的改变输出稳定的电压,对便携式电源而言是相当方便的电源使用方式。
此电路的特点如下∶
·
不易使用∶需较电荷泵电路多加两个电感、一个电容和晶体管与二极管各一。
· 效率高,但较降压式转换器低。
· 高EMI及输出纹波,在电路板布局时要注意。
· 可当作升压与降压使用。
· 可应用於高输出电流的场合。
· 价钱最高,由於需要搭配的元件数较多所致。
常用的SEPIC电路IC如TI的TPS6113X、UCC39421, 特公司的LT1512、LT1513、LTC1871,或MAXIM的MAX668、MAX669等都是。
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图6. SEPIC电路的基本架构
表面上看来,此电路可使电池的供电时间增加,但事实并非如此。根据表2,针对600mAH的电池所作的报告来看,虽然降压转换电路无法引用到电池电压为3.3V~2.7V的区间,然而由於降压式转换电路的效率较高的原因造成电池的寿命周期是几乎相同的。因此市场上的整合性电源管理元件仍以降压式转换器和LDO为主流。
表2. 转换器的寿命周期百分比
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