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Analyse und Berechnungsgrundlagen für optimierten Einsatz in Kraftfahrzeugen

SEPIC-Wandler für Automotive-Anwendungen

10. November 2009, 8:04 Uhr |

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Fortsetzung des Artikels von Teil 4

SEPIC-Wandler für Automotive-Anwendungen

Im MAX15005A ist ein Präzisions-Operationsverstärker (100 dB/ 1,6 MHz) integriert, der als Fehlerverstärker dient. Mit externer Beschaltung lässt sich der Frequenzgang auf unterschiedliche Induktivitäten und Kondensatoren anpassen. Die Übertragungsfunktion ist nach Formel 24 definiert.

Dabei gelten die Formeln 25, 26 und 27 sowie D₁ = (1 – D). Die Polstellen und Nullstellen werden nach den Formeln 28 und 29 ermittelt. Eine Nullstelle befindet sich auf der rechten Halbebene, da Energie vom Ausgangskondensator abfließt, während der MOSFET eingeschaltet ist. Dies ist auch bei Auswärts- und Flyback-Wandlern der Fall und errechnet sich nach Formel 30.

Da eine Nullstelle auf der rechten Halbebene ist, muss die Transitfrequenz f_CV weit vor der Nullstelle liegen, also z.B. 1/6 f_RHZ betragen. Dies wird mit R_f, C_f und C_cf (R11, C19 und C20 in Bild 2) festgelegt. Mit der Transitfrequenz können R_f, C_f und C_cf nach den Formeln 31, 32 und 33 berechnet werden, wobei f_CV kleiner als f_RHZ/6 oder f_Load/6 ist.

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Die Kurven in Bild 7 und Bild 8 zeigen das dynamische Verhalten der Ausgangsspannung bei Lastwechsel und Sprüngen in der Versorgungsspannung. Der Ripple auf der Ausgangsspannung ist kleiner als 3 % bei 50 % Lastwechsel, Transienten auf der Eingangsspannung werden sauber ausgeregelt.

Wie die Messungen zeigen, darf die Batteriespannung, wie beim Schaltungsentwurf vorgegeben, beim Kaltstart bis auf 2,5 V absinken. Die Ausgangsspannung wird bei 0,875 A Last dann immer noch sauber ausgeregelt. fr

Literatur

[1] Erickson, R.W.; Maksimovic, D.: Fundamentals Of Power Electronics. Springer Netherlands, ISBN 978-0792372707. [2] Application Note AN1051: SEPIC Equations and Component Ratings. www.maxim-ic.com

Autoren:

Surya Prakash Rao
ist bei Maxim Applikationsingenieur in der Abteilung Systeme und Powermanagement. Er erhielt 2006 in Kharagpur/Indien am Institute of Technology den Hochschulabschluss mit der Fachrichtung Leistungselektronik.

sales-Europe@maxim-ic.com

Nitin Kalje
ist Applikationsleiter bei Maxim. Er ist für die Produktdefinition und für den technischen Support von Automotive- und Stromversorgungs-Produkten zuständig.

sales-Europe@maxim-ic.com