Вопрос к спецам, у которых в активе есть свой SEPIC-преобразователь. Суть вопроса в реализуемости такого преобразователя со следующими исходными данными:
Uвх = 10...15 В,
Uвых = 12 В,
Iвых = 0...10 А.
Обсуждаемая схема в приложенном файле.

Расчет из Datasheet дает приблизительно следующие значения номиналов и параметров схемы для максимального режима:
задался частотой преобразования 100 кГц,
Dмах = 0.57,
Dmin = 0.46,
ток пульсации через L1 = 5.6 А,
L1 = L2 = 10 мкГн, предполагаю оба дросселя мотать на одном сердечнике RM10,
пиковый ток через L1 = 16 А,
пиковый ток через L2 = 12.3 А,
пиковый ток через MOSFET = 28.3 А,
среднеквадратический ток через MOSFET = 17.3 А, выбрал IRFI1010N (International Rectifier)
максимальная рассеиваемая мощность на MOSFET = 13 Вт,
среднеквадратический ток через Cs = 11.4 А,
задался напряжением пульсации на Cs равным не более 2 В,
отсюда получил емкость Cs = 30 мкФ,
среднеквадратический ток через Cout = 11.4 А,
для 1% пульсации выходного напряжения ESR выходного конденсатора не более 2.1 мОм,
откуда Cout ≥ 950 мкФ, исходя из тока пульсации в качестве Cout выбрал батарею из 4-х включенных параллельно конденсаторов серии EXR (Hitano) 50 Вх1500 мкФ, т.е. суммарная емкость 6000 мкФ.
среднеквадратический ток через Cin = 1.62 А, в качестве Cin выбрал один конденсатор EXR 50 Вх1500 мкФ,
делитель UFB: 3.3 кОм, 390 Ом,
Rsn = 4.3 мОм, Rfa = 180 кОм, Rc = 24кОм, СС1 = 18 нФ, СС2 = 2.7 нФ.
В общем-то значения тяжелые, но, как мне представляется, реальные. За исключением конденсатора Cs. Рекомендуется керамика. Пока предполагаю использовать в качестве Cs батарею из 3-х включенных параллельно конденсаторов общего применения SMD-2220-X7R-10 мкФ-25В. Но понятия не имею, рассчитаны ли они на такую реактивную мощность. И нигде не могу найти исчерпывающую информацию об этом. Просмотр темы SEPIC на форуме electronix.ru показывает, что в прошлом этот вопрос уже возникал. Может сегодня кто-то может высказаться определеннее. Может быть, здесь нужно применять какие-то специальные конденсаторы. А может, схема вообще не реальна? Кто знает – подскажите, пож-ста. Тот же самый просмотр темы SEPIC уже навел меня на мысль о том, что выходной драйвер LM3478 вряд ли потянет емкость затвора IRFI1010N. Здесь, я думаю, возможно незначительное усложнение схемы добавлением дополнительного драйвера. А в остальном схема реализуема?
Меня берут сомнения потому, что из всех предлагаемых схем SEPIC-преобразователей (схем Чука) ни одной сильноточной я не видел. Кроме того, вызывает изумление тезис, что в этой схеме рабочий цикл зависит только от входного и выходного напряжений (читай: не зависит от выходного тока). Поэтому возникает сомнение, может ли стабилизатор работать в широком диапазоне выходных токов.

ИМХО для таких токов лучше разделить ступени преобразователя. Т.е. не SEPIC делать, а Step-Up и вслед за ним Step-Down.

Кстати, получается один дроссель.Только это сначала step-down а потом step-up

Я пока не рассматриваю этот путь по понятным соображениям увеличенной сложности, пониженного на двух преобразованиях кпд, повышенных помех. Да и хочется сделать что-то необычное. А конкретно против SEPIC, что-нибудь можете сказать?


А конкретная схема есть?

ПМСМ, два ключа - это по-любому лучше двух моточных на 15 А. Потери соразмерны - что в динамике в ключах, что в проводе. К сожалению, прямо сейчас не смогу выложить картинку, смысл в том, что мы берем сначала понижающий, после него (без конденсатора) - повышающий. Получается, два дросселя объединяются в один.
Не, таки могу. Вот:Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Требования к Cs - примерно такие же, как к выходному конденсатору, поскольку действующие значения токов у них сопоставимы. Можно использовать те же EXR.
Проблемы могут быть с LM3478. NS утверждает, что она не так чувствительна к помехам, как LM3488, но лучше всё равно поставить что-нить подубовее, типа UCC3807 и трансформатор тока в цепи стока полевика.
У всех топологий преобразователей в режиме непрерывных токов рабочий цикл не зависит (почти) от тока нагрузки. А в режиме разрывных - зависит. Ну и ничего страшного - какая-то нагрузка всё равно есть. Делитель выходного напряжения, например.

Извините, такому чайнику как я требуется расшифровка абревиатуры ПМСМ.

ПМСМ(По Моему Скромному Мнению) - это IMHO в переводе на русский
В аттачменте - смотрите рисунок 2 b. Обоими ключами можно управлять от одного контроллера, я встречал такое решение. Единственное - для step-down нужен р-канальный транзистор, либо бутстрепный драйвер, если настаиваете на n-канальном.

muRata для своих конденсаторов предоставляет программку, где можно найти Temperature Rise Characteristic в зависимости от частоты и тока (и DC bias).

Не знаю, разумно ли ставить электролитына на такой ток, может быть только по цене, но точно не по габаритам. На выходе то они оправдываются необходимостью обеспечения непревышения пульсации напряжения. А к разделительной емкости это не относится.
Что касается UCC3807, то фиксированная частота преобразования 1 МГц (может я ошибаюсь - бегло глянул datasheet) великовата для моего опыта в преобразовательной схемотехнике.
Ну и Большое Спасибо за пояснения зависимости рабочего цикла от характера тока дросселя!

В этом случае регулировочная характеристика будет
Uвых=Uвх*D/(1-D)

Как у флая без учета коэффициента трансформации.

Спасибо! Надо подумать.

В действительности, схема реализуемая. Важная оговорка - в принципе. . Только требуется аккуратность. При таких токах следует использовать полимерные конденсаторы. Hitano, IMHO, вообще ширпотреб, читай отстой. У четырех конденсаторов, которые Вы собираетесь использовать, суммарное ESR 8 мОм и размах пульсаций 200 мВ. При отрицательных температурах - много-много хуже. А если использовать 4*680u (на 16В) Nichicon - получите 80 мВ мах. То же и с транзистором - можно и получше найти - в 3 ватта вписаться даже с одним.

Опыт небольшой, но есть.
-SEPIC - отличная топология. Никаких проблем с паразитными параметрами. Все везде чистенько, как в учебнике.
-Да, скважность зависит только от соотношения входного и выходного напряжения. И это действительно так не только для SEPIC, а для любого в режиме неразрывных токов.
-В SEPIC , как и везде, есть проблемы со слопкомпенсацией при скважности 0.5 и более. Он устойчив как понижающий, при повышении начинается хаотическое переключение. Выбранный контроллер вроде имеет для этого что-то внутри дополнительное, надо вчитаться. У меня же попытки скомпенсировать пилу в US3844 кончились ничем. Да, вроде заработало. Но в серии начались неприятности. Пришлось отказаться от этого решения вообще. Однако, есть довольно много публикаций, что именно SEPIC используют для очень мощных конверторов в топливных элементах.
- Транзистор выбран не самый-самый. Можно и IRF1404 посмотреть или еще что. В любом случае, на 100кГц выход в 1 ампер уже маловат для затвора. Скорее всего, нужно посмотреть драйвер..
- При токах ключа более 5А уже есть смысл ставить токовый трансформатор вместо резистивного датчика.
- Схема прекрасно работает и с двумя дискретными дросселями и с одним двухобмоточным. В последнем случае индуктивности можно вдвое меньше брать. Поскольку на такие токи трудно найти что-то стандартное, то лучший выход - мотать в два провода (в две ленты) на ш-образном. Достаточно технологично.
- емкость ставят и керамику и пленку и электролиты. По реактивности может немного страхи преувеличены. Я бы поднял частоту до 120-150 кГц и обошелся батарейкой из керамики.
Успехов!
ЗЫ. SEPIC не работает в трансформаторном (изолированном) исполнении. Если бы преодолеть эту особенность, ему бы цены не было. Когда-то я над этим посопел пару дней. вроде было что-то обнадеживающее... Может, у кого что-то есть по этому поводу?

Важен импеданс. Поэтому достаточное значение емкости - обязательно. 1 мОм на 100 кГц - соответствует 3000 мкФ.

А схема, действительно, и выше по частоте работать будет.

P.S. Если прикинуть по модели, то при использовании связанных индуктивностей пиковое значение тока будет ампер 27 при размахе пульсации 5.7 А - при входном напряжении 10В, а выходном 12 - в Spice модельку набросал.

У UCC3807 частота задается RC цепью. Но, в отличие от UC384x, есть полезная фича - ограничение максимального коэффициента заполнения. Можно задать, напримр, 0.7 - и больше она не выдаст. Это может спасти ключ, если. к примеру, входной источник питания ослаб (я так понимаю, это - свинцово-кислотная батарея?)


Неустойчивость при, пардон, коэффициенте заполнения больше 0,5 легко побеждается дополнительной "пилой". Расчет примерно вот как здесь:
http://focus.ti.com/lit/ml/slup080/slup080.pdf
С изолированным SEPIC-ом те же проблемы, что и с флаем - индуктивность рассеяния.
Вот тут американский профессор Эриксон предлагает бороться с оной эктив-клэмпом:
http://ece-www.colorado.edu/~pwrelect/pubarch/01453143.pdf

При такой мощности можно попробовать преобразователь Чука, у него КПД мне кажется поболее будет. У него на входе и выходе дроссели(можно на одном сердечнике), подбирая количество витков и коэффициент связи можно свести пульсации тока на входе и выходе к нулю(теоретически).
Недостатком является инверсия входного напряжения.

http://alexlevin.narod.ru/Switch.htm

Спасибо за столь подробный и конкретный ответ!

Имхо, посчитать можно через фактор рассеяния (dissipation factor - DF). Я брал многослойную керамику от Taiyo Yuden, у них DF приведён в datasheet. Посчитал, лично у меня запас оказался большим (правдa, источник миллиампер на 200). DF и измерить можно, например, http://www.flk.ru/?page=rcl&action=fluke_6306 (сам не пробовал).

Можно конденсатор поставить между землями входа и выхода . Такой же, как разделительный. Ессно, ВЧ потенциалы земель все равно связаны, а напряжение между ними попадает на эти конденсаторы. Ну а для нормальной изоляции надо настоящий транс, никуда от него не денешься.

да, такое решение где-то видел. Не опробовал....

Насколько я понимаю, фактор рассеяния - это не что иное, как тангенс угла диэлектрических потерь. Ну а как его предельно допустимое значение, скажем 0,2, связать с током, напряжением и частотой? может есть готовая формула. Давно учился - уже не вспомню. И в инете не нашел.

http://www.avx.com/docs/Catalogs/cbasic.pdf

Не только. Прикладываю полезный текст, взятый где-то здесь на форуме.

Спасибо! Какая хорошая бумажка.