CUK电路组合SEPIC电路

zhaoyanhao · 最新更新于2023-10-19 12:54

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各位前辈：

感觉国产电源厂商如雨后春笋般涌现，但大都是些常规BOOST、BUCK芯片，很少有做负压反向输出的，各厂商翻了个遍也没找到合适的，只有一个上海芯龙的XL60系列差不多可以做，但是只有案例，没有设计指南，他是一个反向转换器加 SEPIC的拓扑，就是一个输入可以输出正反两路输出，输出反馈是根据正输出来的，所以正反两路输出电压相等，极性相反，我尝试着做了一版，正负输出空载没问题，正压带载也还可以，负压带载就不行了，20mA就拉倒3V了，啪嗒啪嗒响，像是短路打嗝的感觉，各位有用过这种拓扑的吗，讨论一下怎么回事。电路参数我是根据正压输出设计计算的，按理说起码200mA带载能力，不知道为什么，奇怪。

图片.png

maychang

六种基本电路.png 这是不隔离开关电源的六种基本电路。

maychang

二楼图中，电子开关使用了 IGBT 符号。实际上，电子开关可以使用双极型三极管，也可以使用MOS管，也可以使用 IGBT 。

zhaoyanhao

是，这个应用就是CUK和SEPIC共用了开关管和前级储能电感，但不知道为什么CUK输出带不了负载。

maychang

六种基本电路中又可以分成两类：一类包括 Buck、Boost、Buck/Boost 三种，另一类包括 Cuk、Zeta、Sepic 三种。

后三种的共同特点是电路中均有一个电容器 C，该电容器工作于很大的交流电压下，全部能量都要经过该电容器传递。后三种电路明显比前三种复杂。

maychang

【负压带载就不行了，20mA就拉倒3V了，啪嗒啪嗒响，像是短路打嗝的感觉】

『负压带载』时，正压输出部分是空载还是满载？不空载也不满载，输出电流有多大？

zhaoyanhao

正负压带载都是单独测试的，负压带载时正压空载，正压带载时负压空载，【不空载也不满载，输出电流有多大】，老师，这句话我没有理解

maychang

【正负压带载都是单独测试的，负压带载时正压空载，正压带载时负压空载】

那就是了。且待我慢慢解释。

maychang

【不空载也不满载，输出电流有多大】，老师，这句话我没有理解

你的满载为200mA输出电流，不空载也不满载，就是输出电流不为零也不到200mA，例如100mA或者50mA。

zhaoyanhao

明白了，您的意思是给正压带点载再测一下负压带载能力

maychang

现在看2楼图中Buck电路。

该电路中电感L两端电压是变化的，近似矩形波。其右端对地电压就是输出直流电压，近似不变，左端在开关管导通时就是输入电压，开关管关断时近似接地。

所以，如果在电感L的铁心上再绕一个绕组。这个外加绕组两端也有从L感应出来的交流电压，而且波形和L两端的电压波形相似，电压数值则根据两绕组匝数比可以计算出来。

该外加绕组若是加上一个二极管，再加滤波电容，则该绕组可以输出一定电压，而且该绕组是隔离的(与Buck电路其它部分没有电的联系)，可以做隔离输出，也可以接成正输出或者负输出。实际上，L增加一个绕组，就是个变压器。

maychang

但是，这个外加绕组能够输出的电流却有限制。很明显，外加绕组中电动势是由电感L中的电流感应过来的。如果该Buck电路空载(2楼图中RL断开)，那么电感L中交流电流很小，外加绕组中也就无法产生较大电流。电感L和外加绕组构成一个变压器，电感L为初级，外加绕组为次级。但这个变压器却和普通变压器不一样，普通变压器初级结恒定的交流电压，这个L与外加绕组构成的变压器初级却不是。

maychang

Buck电路电感L外加一个绕组，外加绕组又整流滤波产生一个电压，这种电路有实际应用，用在Buck电路负载比较固定，外加绕组又只需要提供较小的功率(例如电路中需要一个小功率隔离直流电源)的情况。但如果Buck电路负载变化很大，那么电感L上外加绕组所能够提供的功率就会有很大变化，受到很大限制。

maychang

另两种Boost电路和Buck/Boost电路也是一样，都可以外加一个绕组，但这个外加绕组也只能提供很小的功率，而且受主要负载消耗功率的限制，只有主电路功率的很小一部分。

maychang

首帖电路，输出负12V是绕组L1C提供的，而L1C中电动势是由L1A感应过来的。如果主电路(正12V)负载开路(如你所说)，那么L1C能够输出的电流很有限，因为正12V空载时L1A中电流很小。这就造成首帖所说『负压带载就不行了，20mA就拉倒3V了』的现象。

maychang

其实，你的要求是正负两个12V电源，正电源要求稳压，负电源近似稳压。

这种情况，使用什么XL60芯片就不如做一个小功率反激电源。该小功率反激电源变压器次级绕两个绕组，分别输出正12V和负12V，反馈从正12V取得。这样的两个正负电源，互相影响很小(不是没有)，可以独立工作。这样的反激电源，变压器也是三个绕组，但可以省去耦合电容，成本更低。

maychang

【您的意思是给正压带点载再测一下负压带载能力】

不是『带点载』。你的设计要求负12V输出多大？如果要求负12V输出功率比正12V还大，那么无论正12V带多大载负12V也无法达到设计要求。如果负12V仅要求输出很小功率，那才可以正12V『带点载』再测负12V带载能力。

maychang

在16楼我说过：『使用什么XL60芯片就不如做一个小功率反激电源』，正负电源几乎没有互相影响，成本还低。

zhaoyanhao

老师您真神了，我在正压输出加了负载后，负压带载果然正常了。但是我还是有疑问：

1.这个拓扑中的三个电感，我是使用的分立电感，不是耦合电感，应该不能叫做变压器，而且也不是隔离的，他们有耦合电容传递能量

2.负压输出带载和正压带载有关系，但是关系好像不大，我仅仅给正压一个200欧姆的功率电阻，也就60毫安，负压就已经能输出500mA了，之所以测到500mA，还是因为负压后级LDO只能输出500mA，算上效率，负压输出不只500mA了。

今天真是跟您学到知识了，这个问题还真有点意思，值得大家讨论和学习

maychang

【1.这个拓扑中的三个电感，我是使用的分立电感，不是耦合电感，应该不能叫做变压器，而且也不是隔离的，他们有耦合电容传递能量】

电容耦合传递能量，和磁场感应传递能量，无非是一个利用电场传递，一个利用磁场传递。

不过，首帖图中L1A、L1B、L1C三个绕组是画在同一铁心上的。

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