¿Cómo dimensiono la capacitancia de acoplamiento para un convertidor SEPIC?

Las notas de la aplicación que he visto para un convertidor SEPIC 1 me dicen que dimensione el capacitor de acoplamiento para corrientes y voltajes de ondulación. No he visto uno que me diga cómo dimensionar la capacitancia. Obviamente hay un mínimo; capacitancia cero significa que no hay acoplamiento, por lo que la entrada no tiene efecto en la salida. Para hacer que los efectos de conmutación se acoplen de entrada a salida, necesitamos suficiente capacitancia para superar cualquier capacitancia parásita en el lado de salida del convertidor. Tal vez 1000 pF deberían hacer eso, creo, dependiendo de qué más esté sucediendo en el circuito. Pero el diseño de referencia que heredé usa un límite de 1 uF, lo que parece ser excesivo para ese propósito. Lo que me hace pensar que hay más cosas para dimensionar ese condensador que simplemente superar la capacitancia parásita.

¿Cómo dimensiono correctamente el condensador de acoplamiento en un convertidor SEPIC?

1 Por ejemplo, este Texas Instruments AN-1484 Designing A SEPIC Converter .

¿Qué convertidor?
Cuando hice un diseño SEPIC, calculé la reactancia compleja 1/(2*pi*fs*C) y la configuré para que la reactancia fuera mucho menor que mi resistencia de carga más pequeña. Funcionó bien.
Supongamos un cierto convertidor SEPIC correctamente diseñado que tiene una tapa de acoplamiento de x Farad. Ahora quiero un convertidor similar para entregar una corriente 10 veces mayor. Luego simplemente escalaría todo lo relevante para esa corriente 10 veces mayor por un factor de 10, por lo que ahora necesitaría un capacitor de valor 10 veces x. Mira, no puedes decir que 1000pF debería ser suficiente o 1uF es excesivo. Todo depende del diseño.
No estoy seguro de por qué el voto negativo o el voto cercano. ¿Alguna crítica constructiva, por favor?
@LeonHeller ¿Qué convertidor? Un convertidor SEPIC. en.wikipedia.org/wiki/Single-ended_primary-inductor_converter ¿Quiso decir algo más?
@FakeMoustache Bueno, claro, depende de la aplicación. Lo que no me queda claro es la forma de esa dependencia.
@PeterK Lo había considerado, pero lo interesante es que con mi diseño de referencia heredado, la impedancia de la carga máxima es solo quizás el doble de la impedancia de mi capacitor de acoplamiento, y ese diseño ha ido de ida y vuelta a Mordor.
Algunos de los convertidores SEPIC automotrices que he visto tienen mucha capacitancia distribuida en una gran cantidad de tapas MLCC paralelas (docenas). El propósito es dual: manejar la corriente y obtener una gran capacitancia. Secundo el criterio de impedancia de @Peter K. Pero dado que SEPIC puede aumentar el voltaje de salida, la caída de voltaje reactivo en las tapas no es tan importante siempre que la relación de voltaje general se mantenga dentro de límites razonables.
@StephenCollings ¿Podría agregar un enlace a la nota de la aplicación, que mencionó en la primera oración? (Esto es solo por el bien de la estúpida integridad). Por cierto, tampoco entiendo los votos cerrados.

Respuestas (2)

Para hacer que los efectos de conmutación se acoplen de entrada a salida, necesitamos suficiente capacitancia para superar cualquier capacitancia parásita en el lado de salida del convertidor.

Si los dos inductores están acoplados, un SEPIC puede convertirse en un convertidor flyback y no se necesita el condensador. Esto le dice que no hay un valor mínimo para el condensador de acoplamiento: -

ingrese la descripción de la imagen aquí

Creo que vale la pena vincular a este artículo donde robé la imagen.

El artículo se llama "Topología de fuente de alimentación: SEPIC vs Flyback" publicado por Electronics Weekly.

Básicamente y en términos simples, no necesita el capacitor si usa inductores acoplados, pero cuanto más capacitancia aplique, más se parecerá a un convertidor SEPIC con las diversas compensaciones que obtendrá.

Buena respuesta. Pero, ¿y si los inductores no están acoplados?
Si está utilizando inductores desacoplados, toda la energía que llega a la carga debe pasar a través del capacitor y, aunque la eficiencia no disminuye significativamente con un capacitor de valor más bajo, el rango Vin que puede sostener el voltaje de salida sí lo hace. Entonces, consideraría que Xc debería ser una décima parte (o menos) que Rload (min). Comparo ese capacitor con el que "pierde" voltaje en una de esas fuentes de alimentación sin transformador que siguen apareciendo de vez en cuando.
¡Ay! Creo que lo entiendo ahora! El capacitor, el inductor de salida y la carga forman un divisor de voltaje. Independientemente de lo que el regulador intente hacer, nunca puedo obtener un voltaje más alto que el creado por ese divisor. Entonces, la tapa, como dices, establece el voltaje de entrada mínimo posible.
Sí, diferentes palabras pero significan lo mismo. Cuanto más pequeño sea su límite, mayor será su voltaje de entrada para obtener la regulación.
¿Eso significa que un SEPIC con inductores desacoplados no es más que un convertidor elevador seguido de un divisor de voltaje complejo?
Hmmm... sigo pensando en eso, ¡ha sido un día largo!
FWIW (discutible) He visto un riel 'experto' de SEPIC sobre una implementación de inductor acoplado que NO es un SEPIC. (Y otro que ofrece una versión acoplada :-)).
@StephenCollings El sepic también puede funcionar como un dólar, según el ciclo de trabajo.
@Andyaka, ¿es totalmente cierto que un SEPIC sin condensador de desacoplamiento es un flyback? Porque para un flyback necesitas algo de espacio en tu bobina para almacenar la energía. ¿Un flyback también tiene un espacio de aire para hacer eso? Y al elegir este capacitor, ¿de qué tipo debe ser? Con el desacoplamiento pienso en la cerámica, pero si usas un X7R, tu ESR es bastante bajo, por lo que puedes tener un circuito inestable.
Muchos diseños flyback utilizan un espacio de aire en el transformador para reducir el inicio de la saturación del núcleo para una inductancia primaria determinada. De hecho, diría que la mayoría de las veces se usa un espacio de aire @ J.Joly
Pregúntese, ¿el sepic almacena energía en el primario que se convierte en energía en el secundario? Si la respuesta es afirmativa, algunos diseños requerirán un espacio de aire para aprovechar al máximo el almacenamiento de energía y minimizar la saturación del núcleo (desperdicio de energía).
Lo siento, me equivoqué en mi comentario anterior ... Quise decir: @Andyaka, ¿es totalmente cierto que un SEPIC sin condensador de desacoplamiento es un flyback? Porque para un flyback necesitas algo de espacio en tu bobina para almacenar la energía. ¿Un SEPIC también tiene un espacio de aire para hacer eso? Y al elegir este capacitor, ¿de qué tipo debe ser? Con el desacoplamiento pienso en la cerámica, pero si usas un X7R, tu ESR es bastante bajo, por lo que puedes tener un circuito inestable.
Estoy dando vueltas en círculos aquí. Si tiene una pregunta específica sobre los tipos de capacitores utilizados en un sepic, entonces tal vez plantee una nueva pregunta. En los pocos casos en que diseñé un sepic, probablemente usé un X7R y no tuve problemas.

La mayoría de las ecuaciones de estado estacionario para un CCM SEPIC se basan en el voltaje a través de C C siendo ~ V en , por lo que es mejor mantener el voltaje de ondulación pequeño en comparación con V en . Al usar un capacitor electrolítico, elegir una parte que pueda tomar la corriente RMS, prácticamente hace que el voltaje de ondulación a través de C C suficientemente pequeño. Por supuesto, esto puede no ser cierto con una pieza de cerámica.

Para piezas con baja ESR, voltaje de ondulación máximo a través C C sería menos que yo afuera C C F pwm . Empezar con 0.1 V en Voltaje de ondulación para elegir un valor para C C . Aquí hay una referencia básica para diseñar un SEPIC , aunque no le dice explícitamente cómo elegir el valor de C C .

Es interesante cómo, si C C se hace de valor pequeño y el inductor de salida se hace más pequeño que el inductor de entrada, y tal vez se agrega un poco de capacitancia a través del interruptor, el SEPIC comienza a parecerse a un convertidor de Clase E.

¿Cuál recomendaría en un SEPIC básico? ¿Porque no puede ser peligroso poner una cerámica como desacoplamiento (X7R) por su baja ESR y por lo tanto tener un circuito inestable?
¿Cómo dimensiono la capacitancia de acoplamiento para un convertidor SEPIC?
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