适用于轿车冷起动使用的双开关降压/升压技能
一般来说，咱们选用降压升压拓扑型拓扑来处理轿车使用中的宽广输入电压规模及冷起动需求。本文将具体解说冷起动的要求，并介绍两种不同的处理计划。其间一种是传统的SPEIC拓扑，而另一种是较新的多开关降压/升压拓扑。
下文将论述每种计划的优劣势，并且将着重指出双开关降压/升压拓扑相关于传统SEPIC拓扑的优势。此外，本文还会结合美国国家半导体最新推出的LM5118仿电流方式降压/升压操控器来作使用阐明。
冷起动条件
起动轿车其实便是通过电力起动马达驱动内燃机。电力起动马达耗费动力由轿车电池供给。发起马达需求的大负载将导致电池电压逐步下降。关于轿车起动来说，最坏的状况便是”冷起动”。这种状况发生在温度极低的环境中，低温环境会使轿车冷起动愈加困难。当轿车处于气温极低的环境时，内燃机的滚动阻力会升至最高，因而需求较大的机械力气才干发起起来。因而，电力起动马达所耗费的峰值电流将比在温暖环境下发起时更高。另一个在”冷起动”状况下的影响要素是轿车电池的电压会跟着气温下降而下降，并且电池越旧则下降的起伏越大。
上述两个低温效应会使轿车电池的最小供电电压大幅下降。ISO7637标准制订了轿车于冷起动条件下的根本电压波形。图1表明出冷起动条件下的电压特性，其一般将电压界说为两个电压水平。首要，当电力起动马达开端滚动去战胜初始机械阻力时，供电电压便处于最低。接着机械体系运转起来，所需的电压也随之增大。最终，当电力起动马达被封闭后，体系电压便会回来正常水平。
一般来说，咱们选用降压升压拓扑型拓扑来处理轿车使用中的宽广输入电压规模及冷起动需求。本文将具体解说冷起动的要求，并介绍两种不同的处理计划。其间一种是传统的SPEIC拓扑，而另一种是较新的多开关降压/升压拓扑。
下文将论述每种计划的优劣势，并且将着重指出双开关降压/升压拓扑相关于传统SEPIC拓扑的优势。此外，本文还会结合美国国家半导体最新推出的LM5118仿电流方式降压/升压操控器来作使用阐明。
冷起动条件
起动轿车其实便是通过电力起动马达驱动内燃机。电力起动马达耗费动力由轿车电池供给。发起马达需求的大负载将导致电池电压逐步下降。关于轿车起动来说，最坏的状况便是”冷起动”。这种状况发生在温度极低的环境中，低温环境会使轿车冷起动愈加困难。当轿车处于气温极低的环境时，内燃机的滚动阻力会升至最高，因而需求较大的机械力气才干发起起来。因而，电力起动马达所耗费的峰值电流将比在温暖环境下发起时更高。另一个在”冷起动”状况下的影响要素是轿车电池的电压会跟着气温下降而下降，并且电池越旧则下降的起伏越大。
上述两个低温效应会使轿车电池的最小供电电压大幅下降。ISO7637标准制订了轿车于冷起动条件下的根本电压波形。图1表明出冷起动条件下的电压特性，其一般将电压界说为两个电压水平。首要，当电力起动马达开端滚动去战胜初始机械阻力时，供电电压便处于最低。接着机械体系运转起来，所需的电压也随之增大。最终，当电力起动马达被封闭后，体系电压便会回来正常水平。
为了在宽广的输入电压规模下供给高精确度的输出电压调理，有必要用恰当的操控办法驱动两个开关MOSFET，以便为降压与降压/升压方式之间供给一个顺利的过度。该操控器可根据输入输出的条件以三种不同的方式运转：
1.降压操作 Vin >Vout：假设Vin 大于Vout一个满足的份量，调理器便会以一个传统的降压稳压器方式来运转。在这方式下，降压转化函数为Vout/Vin = D，其间D是Q1的占空比，而单纯的降压运转方式可保证得出最优的功率及调理作用。
当Vin 相对Vout下降至占空比挨近70%时，升压开关便会以一个最小的占空比被激活，使调理器进入一个软降压/升压方式(图3a)。
2.降压/升压操作 Vin≈Vout：跟着Vin进一步下降至挨近Vout，降压开关的占空比将会下降，与此同时升压开关的占空比则上升。这也使降压运转方式能够顺利转化到升压运转方式。
3.降压/升压操作 Vin
仿峰值电流方式操控计划
为了保证输出电压可在宽广的输入电压规模下进行调理，有必要选用PWM电流方式操控计划。原因是电流方式操控可供给固有的线路前馈、逐周期性的电流约束及简略闭环补偿等特色。
传统电流方式计划的仅有使用约束是它对电流感测途径上的噪声极端灵敏，并难以合作高输入电压使用所需的低占空比。因而，美国国家半导体特别开发了一个全新的电流方式操控计划”仿电流方式”，将过往的使用约束一网打尽。
仿电流方式能够重建电感器斜坡电流。具体办法是：首要丈量续流二极管在开关周期结束时的电流，然后加上与电感器电流斜坡成份额的斜坡。为了仿照电感器电流的斜坡部份，一个外部电容器被一个固定电流充电，而该固定电流与输入和输出电压间的差别成份额。如此一来，最终呈现在电容器的斜坡电压便可与电感器自身的斜坡电流构成份额关系。关于大于50%的占空比，电流方式操控电路会经常呈现子谐波振动，而在电流感测信号上参加一个固定斜率的电压斜坡信号(即斜率补偿)便可有效地防备这种振动。此外，仿电流方式计划的另一个长处是当电路处于短路或超载时，电感器的电流不会呈现失控，原因是该电流在降压开关被发起前已被取样。假设电感器电流过大，有关的周期便会被省掉直至电流下降至过流阈值以下。
斜坡、取样及保存直流电平、供PWM及电流约束用的仿斜坡信号、供给仿电流信号的消隐脉冲电平、具有与电感器电流相同斜率的仿斜坡。
SEPIC拓扑与单电感器降压/升压方式的比较
SEPIC是另一种可于宽广输入电压要求下进行输出电压调理的常用拓扑技能。该拓扑由一个升压/降压-升压级和一个降压级组合而成。SEPIC是Single Ended Primary Inductance Converter的字首缩写，也便是单端初级电感转化器。字面中的单端表明只用一个开关来把能量送入转化器内。
SEPIC转化器的功用可通过调查图5中的三个首要改换级来阐明：
1)图5上方表明了SEPIC于开封闭合前的初始状况。SEPIC的电容器有必要被充电至VIN，当时的输出为0V，并且在一切元件中都没有电流。
2)当开封闭合时，电压VIN会被施加到电感器L1，这时通过L1的电流忽然添加并把能量贮存，状况就如升压拓扑一般。与此同时，相同的VIN亦会被施加到L2，而该电压则来自SEPIC电容器。这时，SPEIC电容器开端将能量通过流经L2的突增电流转移到L2上。在此期间，二极管处于反向偏置。
现在，电流在两个电感器中活动，即便开关再次断开也不会呈现瞬变。
3)当开关断开时，流经L1的电流无处可走，只好通过SPEIC电容器流往输出电容器及输出端，而流经L2的电流亦有必要流往输出端。
为了让电流持续流经L1，开关上的电压会被提升到VIN+VOUT+VDIODE的水平，而流经SEPIC电容器的电流会再次把电容器充电，促进它能够于开封闭合时把能量传送到L2。
在SEPIC电容器与L2之间存在一个能量平衡，能够协助决议SEPIC电容器的数值，而该数值越小，操作便越安稳。
SEPIC转化器的功率会低于一个纯升压或降压拓扑。这首要是由于受相关的外部元件数量添加所造成的。例如在电源途径中的第二个功率电感器和SEPIC电容器的损耗便会影响电路全体的功率。SPEIC电容器是SEPIC转化器中最要害的元素。由于一切的输出功率都需求流经它，所以会限制这种拓扑在较低功率方面的使用。
比较降压/升压拓扑与SEPIC拓扑会发现：降压/升压只需一个电感器，并且电容器数量更少一个。当输入电压高于输出电压时，也便是大部份典型轿车常呈现的状况，转化器便会以降压转化器的方式运转，以发生较低的输出纹涉及为负载线路供给更高功率和更优的瞬态调理。此外，SEPIC拓扑还可能会因SEPIC 电容器的寄生效应而引致更高的电磁搅扰噪声。
图6是一个以LM5118仿电流方式降压/升压操控器来完成的降压/升压拓扑实例。
定论
在轿车冷起动使用中，单电感器降压/升压操控器较传统的SEPIC转化器具有更多的优势：更高的功率、更优的动态性能及更低的电磁搅扰噪声。
