基于ZETA拓扑结构的DC/DC 转换器设计

设计举例

就本例而言，诸多要求都是针对一个 η= 0.9 峰值效率的 12-V、1-W 电源。负载为稳态，因此几乎看不到负载瞬态。2-A 输入电源为 9 到 15V。我们选择了异步电压模式控制器即 TI TPS40200，其工作在 340 和 460kHz 之间的开关频率下。输入端和快速电容器的最大允许纹波分别为彼此交叉最大电压的 1%。最大输出纹波为 25 mV，而最大环境温度为 55ºC。由于 EMI 并不是问题，通过使用最小输入电压，我们选择了具有更低电感值的电感。下一页的表 1 概括了前面介绍的一些设计计算方法。我们忽略了方程式 7 到 9 以及方程式 11，因为使用了高 RMS 电流额定值的低 ESR 陶瓷电容。

表 1 举例ZETA转换器设计计算

图 4 显示的是示意图，而图 5 则显示了 ZETA 转换器的效率。在下一页，图6 显示了转换器在深度 CCM 下的运行情况，而图 7 则显示了环路响应。

图 4 1A 电流时 9V 到 15V VIN 和 12-V VOUT 的 ZETA 转换器设计

图 5 举例 ZETA 转换器设计的效率

图 6 VIN=9V 且IOUT=1A 时的运行情况

图 7 VIN=9V 和 15V 且 IOUT=1A 时的环路响应

结论

像 SEPIC 转换器一样，ZETA转换器是另一种转换器拓扑结构，其通过一个在输出电压上下范围变化的输入电压来提供稳定的输出电压。相比SEPIC转换器，ZETA 转换器的好处包括更低的输出电压纹波，以及更简单的补偿。缺点是要求更高的输入电压纹波、更大容量的飞跨电容以及一个能够驱动高端 PMOS 的降压转换器（例如：TPS40200 等）。