关于反激电源和sepic拓扑电源的疑问

zeze10000

上一贴说到，想做个移动的可调电源。

测试了34063和fp5139做成的sepic升降压电路模块。

测试的结果不是很满意，效率都不到80。

后来在群里有人说反激电源效率高。
来了兴趣。

看了下反激电源的基本拓扑。

说是从buck boost电路演变来的。

我觉得这结构有点像sepic。

xl6019数据手册给的典型sepic结构。看来看去，总觉得和反激电源比只是多了个耦合电容。

我最不喜欢的就是这个耦合电容，功率都从这个电容传递，对电容的要求很高。fp5139模块的耦合电容就是整个模块里最烫的。
所以通过电容传递能量的电路都不想用。
基本拓扑里还剩一个buck boost结构，但是输出极性是相反的，电压反馈不好弄。

既然反激拓扑和sepic拓扑看上去只是差了个耦合电容，何不去掉试试。

直接干掉fp5139模块的耦合电容。


上面是原本的样子，下面去掉耦合电容。

测试一下带负载效率。


22.4欧姆绕线珐琅电阻做负载。

先看带耦合电容的情况

输入10V，2.89A，功率28.9W。
输出22.43V，1A，功率22.43W，效率为77.61。

再看去掉耦合电容的情况。

输入10V，2.61A，功率26.1W。
输出22.44V，1A，功率22.44W，效率85.98%。
惊呆，去掉耦合电容效率居然上来了。

仅仅去掉了一个电容，效率居然上来这么多。
会不会有其它影响呢？

先看看开关管的占空比

这是带耦合电容的


这个是不带耦合电容的。

看上去并没有什么差别。


反激电源初级是需要加吸收回路的，吸收开关管断开时的电压尖峰。
看看初级电感的电压波形。

这个是带有耦合电容的，信号衰减10倍。
读出电压峰值是30V左右。

再看看去掉耦合电容的。

峰值是34V，看来也并没有高出很多。

开关mos的电压是66V的，应该是没有危险。


当然上面的波形由于设备条件限制，可能误差比较大，可能没有采集到电压尖峰。
单但在测试中也并没有出现MOS击穿的现象，也没有出现异常发热。

感觉提高的效率是从去掉的电容里来的。
装上耦合电容的话输出22.4V，1A，电容根本坚持不过5分钟，就开始有塑料的焦味出现，而且手不能碰，还要担心会不会炸掉。


后面我也用34063试了试，两个电感绕在一个磁环上，反激的接法效率是75%，加上耦合电容后效率只有六十几了。
还是搞不太清楚这两种拓扑的区别。

去掉耦合电容的fp5139模块能否安全使用。

望能有大大来解惑。

newnet1234

去掉耦合电容的fp5139模块应该加吸收回路，拓扑变了，不再是sepic，影响主要是调压范围有变化。
这里需要个更加理想的电容。

qrut

服了，去掉电容还叫sepic吗，你试试降压还好使吗

zeze10000

qrut 发表于 2019-3-5 07:55
服了，去掉电容还叫sepic吗，你试试降压还好使吗

去掉耦合电容就变成反激电源，降压一样稳定。5V1A效率也是85左右。

qrut

zeze10000 发表于 2019-3-5 08:06
去掉耦合电容就变成反激电源，降压一样稳定。5V1A效率也是85左右。

你对比一下二者的稳压可调范围和带载就知道区别了

zeze10000

qrut 发表于 2019-3-5 08:45
你对比一下二者的稳压可调范围和带载就知道区别了

刚才测了一下，最低电压是0.5V，5V1A时效率是72左右，没到85。最高电压是32,空载是正常的,带载1.38A，电压下降到31.4V，效率是85.19，输入是14.7V3.46A。
最高电压没看到异常，效率也正常。
降压时效率会低些，但是没感觉到明显异常。

qrut

zeze10000 发表于 2019-3-5 09:00
刚才测了一下，最低电压是0.5V，5V1A时效率是72左右，没到85。最高电压是32,空载是正常的,带载1.38A，电 ...

可能你这个板子的可调范围不宽影响不是太大，没电容是反激拓扑，反激期间一次侧电感能量只通过磁环向二次测释放能量，传输能量的介质只有变压器。有电容是sepic拓扑，反激期间一次侧不仅通过变压器传递能量，还通过对电容的充电传递能量，所以有电容会提高极限可调范围和降压时的带载能力，当然效率由于电容esr的问题也许较低～

邓穿石

SEPIC对传输电容的品质要求很高，对MOS管和输出二极管的耐压要求降低。
你的情况应该是耦合电容容量小了，加大到至少Vin电容的一半，再并联个0.1的降低ESR应该能看到效率提高。SEPIC的最大优点在于输入输出不会发生贯通现象，电感电流纹波率可以做的很小，且漏感变得不重要。

简燕

Fly-back是bulk-boost的演化拓扑，相对于Sepic少一道能量转化过程,在同样的电路参数情况下,Fly-back效率略高.

Sepic对主回路中电容的要求高,所有的功率都要从这个电容传递过去.可以试试用普通cbb薄膜电容,并联4个以上替代原来的主电解电容,发热现象会锐减甚至消失,效率也会提升.在200K频率下,普通电解电容基本上处在失效状态.

Fly-backd的缺点是输入端和输出端纹波大,尤其是工作在DCM模式下,功率开关管的峰值电流大,有电压尖峰.对输入输出的滤波电容要求高.

Sepic则是输入输出纹波都小,对输入输出滤波电容要求低.

另外,usb虚拟示波器频带太窄,可能看不到功率管上的尖峰电压.

对于楼主的电路图,虽然Sepic和Fly-back只是一个电容的区别,但二者能量传递方式完全不一样.

vsaciol

楼主的观点大体上是正确的，SEPIC等效于被耦合电容钳位了的flyback(其实常见的市电flyback初次级正确跨接Y电容就有点SEPIC效果，可以稍降初次级尖峰)。凑合可正常使用，拆除钳位的耦合电容后理论上应在反激的初级MOS和次级二极管分别并联尖峰吸收电路。
SEPIC要点：
1）不像buck怕主MOS短路，不像boost怕输出短路，早期Nokia的CA-100C充电线和某些车充用过该拓扑。
2）输入级电感没有被二极管阻隔，对输入级即电源友好(因此理论上也可以做交流电的PFC拓扑)。
3）自带升降压，所有关键部件要求理论耐压=Vin+Vout。
4）耦合电容参与能量传递，其ESR很重要，因此应选择耐压=Vin+Vout的MLCC电容。
5）不同于常见的拓扑，SEPIC使用的耦合电感千万不可紧密耦合（电感磁环建议各绕半边或者试验调节，理论计算很繁琐），否则是画蛇添足。
该电路板第4）和5）条是最大的败笔。

另外，拓扑变了，难搞的零点极点补偿也变了，业余使用可以不关心，但量产基本上没人用。
类似拓扑还有(其反拓扑)Zeta拓扑和理论输入输出纹波都可为0的Cuk拓扑。更是凤毛麟角，基本上只见于论文。。。

zeze10000

qrut 发表于 2019-3-5 09:29
可能你这个板子的可调范围不宽影响不是太大，没电容是反激拓扑，反激期间一次侧电感能量只通过磁环向二次 ...

可能是耦合电容太差，加上后发热特别大，能闻到焦味，整体效率也降低了。

zeze10000

邓穿石 发表于 2019-3-5 10:11
SEPIC对传输电容的品质要求很高，对MOS管和输出二极管的耐压要求降低。
你的情况应该是耦合电容容量小了， ...

耦合电容是47uf的，可能是质量太差，内阻大，发热量特别大，加上后整体效率都降低了

zeze10000

简燕 发表于 2019-3-5 10:37
Fly-back是bulk-boost的演化拓扑，相对于Sepic少一道能量转化过程,在同样的电路参数情况下,Fly-back效率略 ...

cbb电容是内阻比较小么？
大容量的cbb应该体积很大了

zeze10000

vsaciol 发表于 2019-3-5 11:01
楼主的观点大体上是正确的，SEPIC等效于被耦合电容钳位了的flyback(其实flyback初次级正确跨接Y电容就有点S ...

加高耐压的mlcc电容应该可行。
我现在想把耦合电容直接换成Y电容，不知道能否降低初级的尖峰呢。
这样初级就不用加吸收电路了。

vsaciol

zeze10000 发表于 2019-3-5 11:32
加高耐压的mlcc电容应该可行。
我现在想把耦合电容直接换成Y电容，不知道能否降低初级的尖峰呢。
这样初 ...

Y电容只是举例说明拓扑结构变形。不要使用Y电容，最优先使用MLCC，然后是无感且大电流的CBB它们的交流损耗低。
MLCC建议用拆机的，假货很多，通常是额定电压虚标，超过额定电压容量会急剧下降，虽然万用表测起来容量足。

简燕

zeze10000 发表于 2019-3-5 11:28
cbb电容是内阻比较小么？
大容量的cbb应该体积很大了

普通cbb电容,,其高频特性比普通电解电容好很多,且价格低廉,缺点就是体积大.如果是定性的做试验,用4-6uf就能工作.多个并联,是因为普通cbb单个电容允许通过的电流有限.

zeze10000

简燕 发表于 2019-3-5 12:09
普通cbb电容,,其高频特性比普通电解电容好很多,且价格低廉,缺点就是体积大.如果是定性的做试验,用4-6uf就 ...

做下试验应该可以，但是真要用估计体积还是太大了

zeze10000

vsaciol 发表于 2019-3-5 11:42
Y电容只是举例说明拓扑结构变形。不要使用Y电容，最优先使用MLCC，然后是无感且大电流的CBB它们的交流损耗 ...

我是想用Y电容来减小初级尖峰电压，提高效率倒不指望。

2545889167

邓穿石 发表于 2019-3-5 10:11
SEPIC对传输电容的品质要求很高，对MOS管和输出二极管的耐压要求降低。
你的情况应该是耦合电容容量小了， ...

请问下用mlcc做sepic的那个电容可以吗？我也想玩sepic，但是不怎么玩得动

邓穿石

2545889167 发表于 2019-3-5 13:28
请问下用mlcc做sepic的那个电容可以吗？我也想玩sepic，但是不怎么玩得动

MLCC比普通电解好用，就是有些材质的MLCC在电压大的时候容量变小。