在現代電子系統中，寬輸入電壓范圍的應用場景越來越普遍。例如，汽車電子、分布式電源和電池供電設備等，通常需要從一個變化較大的總線電壓中生成穩定的輸出電壓。這種需求促使工程師們尋找一種靈活且高效的DC/DC轉換器解決方案。代理銷售ADI旗下全系列IC電子元器件-中芯巨能分享基于ADI(亞德諾)LT1961的單電感升壓型SEPIC（Single-Ended Primary Inductor Converter）設計，并分析其在寬輸入電壓范圍應用中的性能優勢。

寬輸入電壓范圍的挑戰與解決方案

許多應用的工作電壓位于總線電壓范圍的中間值，例如汽車電子系統中常見的12V工作電壓，而其總線電壓范圍可能在4V至18V之間波動。在這種情況下，傳統的降壓或升壓轉換器無法同時滿足高低輸入電壓的需求。回掃拓撲和典型SEPIC設計雖然能夠應對這一問題，但它們通常需要使用變壓器，這不僅增加了電路的高度，還對布局設計提出了更高的要求。

為了解決這些問題，本文提出了一種基于兩個扁平電感器和一個SEPIC耦合電容器的設計方案。該方案通過耦合電容器在兩個電感器之間轉移能量，從而避免了使用變壓器。這種設計不僅簡化了電路結構，還顯著降低了整體高度，非常適合空間受限的應用。

LT1961 SEPIC設計的核心特性

LT1961是一款1.25MHz、電流模式控制的單片升壓型轉換器，其峰值開關電流可達1.5A。它支持3V至20V的寬輸入電壓范圍，并能提供穩定的5V或12V輸出電壓，最大高度僅為3mm。這種設計充分利用了陶瓷電容器和小型化元件的優勢，使得整個電路既緊湊又高效。

3V至20V輸入、5V輸出設計

圖1展示了一個基于LT1961的SEPIC電路，其輸入電壓范圍為3V至20V，輸出電壓固定為5V。該電路的輸出電流能力隨輸入電壓的變化而改變。例如，在3V輸入時，負載電流可高達410mA；而在20V輸入時，負載電流可達到830mA。耦合電容器的選擇至關重要，它需要足夠大以處理初級側和次級側之間的RMS波紋電流，同時保持良好的穩壓性能和最大輸出功率。

圖1

LT1961采用的電流模式控制拓撲結構和10μF的小型陶瓷輸出電容器，能夠在寬輸入電壓范圍內提供優越的瞬態響應。此外，通過優化高△I/△t不連續電流通路的布局（如圖1中粗線所示），可以有效減少開關節點上的電壓尖峰，從而提高系統的可靠性和效率。

4V至18V輸入、12V輸出設計

對于需要12V輸出的應用（如汽車電子系統），LT1961同樣表現出色。圖2展示了一個4V至18V輸入、12V輸出的SEPIC電路，適用于冷啟動等極端條件下的穩態工作電壓。該設計的最大負載電流隨輸入電壓升高而增加。例如，在12V輸入時，負載電流可達500mA；而在18V輸入時，負載電流可高達600mA。

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圖2

續流二極管的額定反向擊穿電壓為40V，足以承受開關斷開期間感應的電壓（等于輸入電壓與輸出電壓之和）。LT1961的最大額定開關電壓為35V，因此即使在18V輸入條件下也能安全運行。此外，通過合理布置兩個電感器的位置，可以進一步優化布局設計，滿足嚴格的尺寸限制。

效率與性能分析

如圖3所示，LT1961的SEPIC設計效率通常高于75%，最高可達80%。這一指標優于傳統12V SEPIC的平均水平，甚至接近某些價格和尺寸相近的降壓型轉換器解決方案。圖4展示了不同輸入電壓條件下的峰值電感器電流和最大負載電流，驗證了LT1961在寬輸入電壓范圍內的卓越性能。

圖3

圖4

LT1961的SEPIC設計方案以其小巧的尺寸、簡單的結構和高效的性能，成為寬輸入電壓范圍應用的理想選擇。它通過使用兩個扁平電感器和陶瓷電容器，成功避免了傳統SEPIC設計中對外形較高的變壓器的依賴，同時提供了優異的布局靈活性和成本效益。無論是汽車電子、分布式電源還是其他空間受限的應用，LT1961都能為工程師提供一種可靠的解決方案，幫助他們在設計中實現更高的效率和更小的尺寸。如需LT1961產品規格書、樣片測試、采購、BOM配單等需求，請加客服微信：13310830171。