Auf 28 Seiten präsentiert die Application Note ANP135 von Würth Elektronik einen tiefgehenden Einblick in die Wirkungsweise von SEPIC-Wandlern im CCM- und DCM-Betrieb. Sie beleuchtet detailliert das Zusammenspiel von Drosselinduktivitäten, erklärt die Ripple Current Steering-Technik und beschreibt, wie gekoppelte WE-MCRI-Drosseln die Leitungs-EMV reduzieren. Zusätzlich unterstützen SPICE-Simulationen und Messungen an einem Prototyp die präzise Kalibrierung von Streuinduktivität, Schaltverlusten und thermischem Management. Entwickler gewinnen damit praxisrelevante Kenngrößen für Effizienzoptimierung, Bauraumreduktion und EMI-Vorhersagen.
Inhaltsverzeichnis: Das erwartet Sie im Artikel
SEPIC-Wandler erzeugt vielfältige Spannungen und findet breite industrielle Anwendung
Würth Elektronik stellt in der Application Note ANP135 eine detaillierte Anleitung für den nicht isolierten SEPIC-Wandler mit gekoppelten sowie ungekoppelten Speicherdrosseln vor. Mit dieser Topologie lassen sich Ausgangsspannungen über, auf oder unter der Eingangsspannung realisieren. Einsatzbereiche reichen von Akku- und Ladegeräten über automobile Energiesysteme bis zu Photovoltaikwechselrichtern, Offline-LED-Beleuchtung und PFC-Stufen. Das Dokument umfasst Richtlinien zur Auswahl und Dimensionierung der Drosseln, analysiert Schaltverluste, Rippleströme und EMV-Verhalten auf Basis von SPICE-Simulationen, Prototypmessungen.
Kerngekoppelte Drosseln im SEPIC sparen Platz und steigern Effizienz
Im SEPIC-Wandler lassen sich zwei Induktivitäten als einzelne Komponenten oder als integrierte WE-MCRI-Drossel realisieren. Durch die Kombination beider Wicklungen auf einem Magnetkern verringert sich die Bauteilanzahl und die benötigte Induktivität für den gleichen Ripple-Strom. Diese Bauweise minimiert den benötigten Platz auf der Leiterplatte und reduziert Leitungs- und Kernverluste. Dadurch steigt die Effizienz der Umwandlung spürbar und das Gesamtsystem profitiert von besserem thermischen Verhalten. Das Design vereinfacht gleichzeitig den Bestückungsprozess signifikant.
Höhere Streuinduktivität steigert überraschend Wandler-Leistung deutlich trotz bisheriger Erwartungen
Die integrierte magnetische Kopplung verbindet beide Speicherdrosseln so, dass die Ripple Current Steering-Technik den fluktuierenden Strom kontrolliert von der Eingangswicklung in die Ausgangsspule führt. Hochfrequente Komponenten des Stromsignals werden dadurch wirksam gedämpft, was zu niedrigeren leitungsgebundenen EMI-Emissionen führt. Nach Aussage von Eleazar Falco, Senior Application Engineer bei Würth Elektronik eiSos, steigert eine deutlich erhöhte Streuinduktivität ungeachtet gängiger Erwartungen die Betriebsleistung und senkt Verluste. Dieser Effekt verbessert Effizienz und Zuverlässigkeit spürbar.
WE-MCRI-Drosseln dimensionieren Konkrete Werte für CCM und DCM Betrieb verfügbar
Anhand umfangreicher SPICE-Simulationen und realer Prototypmessungen validiert Würth Elektronik seine SEPIC-Designregeln. Die Analyse beleuchtet Schaltverluste, Ripplestromverlauf und thermisches Verhalten des Wandlers. Entwickler erhalten aus Messkurven und Simulationsergebnissen präzise Vorgaben zur Dimensionierung von WE-MCRI-Drosseln. Diese Daten sichern im CCM- und DCM-Betrieb eine optimierte Effizienz, stabile Betriebstemperaturen sowie verbesserte EMV-Eigenschaften. Außerdem ermöglichen sie eine gezielte Anpassung von Schaltfrequenz, Induktivitätswert und Kühlkonzept, um Leistungsverluste und Störstrahlung unter realen Betriebsbedingungen effizient zu minimieren.
SPICE-Analysen und Prototypmessungen steigern Effizienz EMV-Performance und messbar Zuverlässigkeit
Die Application Note ANP135 von Würth Elektronik präsentiert einen umfassenden Leitfaden zur Implementierung von SEPIC-Wandlern mit gekoppelten oder eigenständigen Speicherdrosseln. Speziell WE-MCRI-Induktivitäten reduzieren Induktivitätsbedarf und Verluste, während das Ripple Current Steering leitungsgebundene Emissionen dämpft. Integrierte SPICE-Modelle und experimentelle Prototypdaten bieten transparente Einblicke in Schaltverluste, Ripple-Verhalten und thermische Bilanzen. Entwickler profitieren von präzisen Auslegungsparametern für optimierte Effizienz, Zuverlässigkeit und EMV-Konformität in begrenzten Raumverhältnissen. Detaillierte Messungen und Beispiele verbessern Planungssicherheit erheblich nachhaltig.
