中心議題：

• 耦合電感拓展了 DC/DC 轉換器的應用

解決方案：

• 采用更小尺寸且更高效的SEPIC
• 采用更小尺寸的ZETA 轉換器

• 分離軌電源設計

引言
 
zuijin
，dianganchangshangfenfenkaishifabupiliangshengchandeouhediangan。ouhedianganyoulianggechanraozaitongyicixinshangdedandudianganzucheng，qifengzhuangyudandianganzaichangkuanchicunshangxiangsi，zhihuishaoweigaoyidian，dankeyichanshengxiangtongdedianganzhi。ouhediangandejiageyibanyehuibilianggedandiangandejiagedi。ouhedianganderaozukeyiweichuanlian、並聯，也可以作為一個變壓器。本文重點介紹利用耦合電感滿足常見應用需求的四種 DC/DC 轉換器拓撲結構。
 
徹底了解耦合電感的各種規範，是充分利用它們所具有優勢的一個基本要求。大多數耦合電感都具有相同的匝數—即 1：1 匝數比—但有些更新的耦合電感擁有更高的匝數比。耦合電感的耦合係數 K 一般約為 0.95
，遠低於自定義變壓器至少為 0.99 的係數。耦合電感的互感係數讓其在一些回描應用中顯得有些沒有效率，同時還會引起非理想（例如：圓形而非三角形）電(dian)感(gan)波(bo)形(xing)。另(ling)外(wai)
，根(gen)據(ju)其(qi)繞(rao)組(zu)實(shi)際(ji)為(wei)串(chuan)聯(lian)還(hai)是(shi)並(bing)聯(lian)，耦(ou)合(he)電(dian)感(gan)的(de)電(dian)流(liu)規(gui)格(ge)也(ye)不(bu)同(tong)。例(li)如(ru)
，繞(rao)組(zu)為(wei)串(chuan)聯(lian)時(shi)，等(deng)效(xiao)電(dian)感(gan)就(jiu)會(hui)因(yin)為(wei)互(hu)感(gan)而(er)超(chao)過(guo)額(e)定(ding)電(dian)感(gan)的(de)2倍。飽和及 RMS 電(dian)流(liu)額(e)定(ding)值(zhi)一(yi)定(ding)適(shi)用(yong)於(yu)同(tong)時(shi)流(liu)過(guo)兩(liang)個(ge)繞(rao)組(zu)的(de)電(dian)流(liu)，除(chu)非(fei)產(chan)品(pin)說(shuo)明(ming)書(shu)中(zhong)另(ling)有(you)說(shuo)明(ming)。理(li)解(jie)這(zhe)些(xie)規(gui)範(fan)以(yi)後(hou)，我(wo)們(men)便(bian)可(ke)以(yi)對(dui)現(xian)實(shi)應(ying)用(yong)中(zhong)的(de)一(yi)些(xie)耦(ou)合(he)電(dian)感(gan)例(li)子(zi)進(jin)行(xing)研(yan)究(jiu)。
 
更小尺寸且更高效的SEPIC
 
盡管DC/DC單端初級電感轉換器 (SEPIC) 拓撲不是什麼新東西，但的確直到最近它才開始流行起來，然而
，對於能夠對高低輸入電壓之間的輸出電壓（例如：12V未校準插牆式電源）進行調節的轉換器需求一直都存在。雖然我們可以將任何升壓轉換器/控製器配置為一個 SEPIC
，但其在最近才得到普遍的使用。兩個因素促進了 SEPIC 的人氣大增：(1) IC 製造廠商已經開始製造更多具有電流模式控製功能的升壓控製器
，旨在簡化補償；(2) 電感製造廠商已經開始製造許多可以最小化轉換器總 PCB 體積的單封裝耦合電感。改用耦合電感以後，許多具有兩個單獨電感應用的電源體積可以縮減三分之一。圖 1 顯示了使用TITPS61170 和Wuerth 744877220 的一個SEPIC。
   
更吸引人的是，使用一個 1：1 耦合電感的 SEPIC 可(ke)迫(po)使(shi)電(dian)感(gan)紋(wen)波(bo)電(dian)流(liu)在(zai)兩(liang)個(ge)繞(rao)組(zu)之(zhi)間(jian)分(fen)開(kai)，從(cong)而(er)允(yun)許(xu)使(shi)用(yong)兩(liang)個(ge)單(dan)獨(du)電(dian)感(gan)要(yao)求(qiu)電(dian)感(gan)的(de)一(yi)半(ban)，產(chan)生(sheng)相(xiang)同(tong)的(de)紋(wen)波(bo)電(dian)流(liu)。相(xiang)對(dui)於(yu)相(xiang)同(tong)尺(chi)寸(cun)封(feng)裝(zhuang)中(zhong)雙(shuang)倍(bei)電(dian)感(gan)值(zhi)的(de)兩(liang)個(ge)單(dan)獨(du)電(dian)感(gan)，耦(ou)合(he)電(dian)感(gan)具(ju)有(you)更(geng)低(di)的(de) DC電阻，有助於提高總轉換器效率。特別是15-V 輸入和 12-V、325-mA 輸出時，圖 1 所示 SEPIC 的效率超出 91%。
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更小尺寸的ZETA 轉換器

由於使用了兩個電感和一個耦合電容
，ZETA 轉換器擁有與 SEPIC 一樣的升壓降壓功能，但使用的是一個降壓控製器而非升壓控製器。圖 2 顯示了 ZETA 結構中所使用的 TI TPS40200 和 Coiltronics DRQ74。與 SEPIC 一樣
，得益於分離電感紋波電流，這種 ZETA 轉(zhuan)換(huan)器(qi)隻(zhi)要(yao)求(qiu)一(yi)半(ban)的(de)電(dian)感(gan)就(jiu)能(neng)得(de)到(dao)相(xiang)同(tong)的(de)紋(wen)波(bo)電(dian)流(liu)。同(tong)樣(yang)類(lei)似(si)的(de)，其(qi)總(zong)體(ti)電(dian)源(yuan)體(ti)積(ji)比(bi)使(shi)用(yong)兩(liang)個(ge)單(dan)獨(du)電(dian)感(gan)小(xiao)三(san)分(fen)之(zhi)一(yi)。由(you)於(yu)輸(shu)出(chu)電(dian)感(gan)電(dian)流(liu)不(bu)斷(duan)經(jing)過(guo) ZETA 轉換器輸出，ZETA 轉換器的輸出電壓具有比相同電感的 SEPIC 更低的紋波。因此

，相比 SEPIC，ZETA 可能更適合於低噪聲應用。
 
分離軌電源
 
匹pi配pei正zheng負fu電dian源yuan軌gui是shi許xu多duo工gong業ye應ying用yong的de常chang見jian要yao求qiu，對dui放fang大da器qi而er言yan更geng是shi如ru此ci。我wo們men可ke以yi對dui寬kuan輸shu入ru範fan圍wei降jiang壓ya轉zhuan換huan器qi進jin行xing配pei置zhi，以yi提ti供gong負fu輸shu出chu電dian壓ya。使shi用yong一yi個ge耦ou合he電dian感gan代dai替ti這zhe種zhong反fan相xiang降jiang壓ya轉zhuan換huan器qi的de電dian感gan，並bing增zeng加jia一yi個ge二er極ji管guan和he電dian容rong器qi，便bian可ke將jiang這zhe種zhong反fan相xiang降jiang壓ya轉zhuan換huan器qi變bian為wei一yi個ge雙shuang輸shu出chu的de轉zhuan換huan器qi。圖tu 3 顯示了以這種方法使用的 TI TPS54160 和 Coilcraft 150-μH MSD1260。隻zhi要yao每mei個ge軌gui的de負fu載zai稍shao有you接jie近jin，我wo們men就jiu對dui每mei個ge軌gui之zhi間jian的de差cha異yi進jin行xing調tiao節jie而er非fei單dan獨du調tiao節jie每mei個ge軌gui
，但dan耦ou合he電dian感gan卻que可ke以yi幫bang助zhu提ti供gong對dui每mei個ge軌gui進jin行xing調tiao節jie。
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更高的輸出電壓
 
集成 FET 的 DC/DC 轉換器的輸出電壓受限於轉換器的開關電流額定值。將一個 1：1 以上匝比的耦合電感連接至轉換器的開關 (SW) 引腳，可以擴展所有升壓轉換器的有效輸出電壓範圍。例如，圖 4 顯示了 30-V 絕對最大電流額定值的 TI TPS61040 升壓轉換器，其作用是提供 35V 或更高的電壓，同時還顯示了一個 1：2 耦合電感 Coilcraft LPR4012-103B。耦合電感結構多繞組端與二極管串聯時，單繞線電感——以及由此產生的轉換器開關 FET—電壓隻有輸出電壓的三分之一
，即負輸入電壓。  
結論：

大多數電感製造商都會有一係列匝數比為1：1或更高的耦合電感。所以，發散一下思維吧，耦合電感會把應用空間拓展到可喜的DC/DC轉換器IC領域。