在開關(guān)DC / DC轉(zhuǎn)換器的世界中，Zeta拓撲是SEPIC拓撲的一個鮮為人知的相對。兩個轉(zhuǎn)換器都提供可以大于，等于或小于V IN 的正輸出電壓，同時避免了降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器的復(fù)雜性和成本。然而，Zeta轉(zhuǎn)換器具有顯著降低輸出紋波電壓的優(yōu)勢。

Zeta和SEPIC相似性

為了比較拓撲結(jié)構(gòu)，我們使用LT8471雙多重拓撲結(jié)構(gòu)DC / DC轉(zhuǎn)換器，具有兩個2A / 50V電源開關(guān)和反相開關(guān)，可降低輸入和輸出紋波。 SEPIC拓撲很受歡迎，因為它很容易通過許多升壓轉(zhuǎn)換器IC（包括LT8471）實現(xiàn)，并且具有連續(xù)輸入電流，這在電池供電系統(tǒng)中通常是需要的，以最大限度地減少電池的大脈沖電流消耗。由于V X 節(jié)點上需要負電壓，Zeta具有降低的V OUT 紋波，與大多數(shù)開關(guān)穩(wěn)壓器IC不兼容（圖1）。 p>

圖1a和1b是使用LT8471的Zeta和SEPIC拓撲的簡化原理圖。每個拓撲需要兩個電感（L 1A ＆amp; L 1B ），兩個開關(guān)（Q 1 ＆amp; D 1 ）和一個飛電容器（C F ）。 Zeta重新排列SEPIC的元件，使得電感與V OUT 串聯(lián)（我們將看到顯著降低V OUT 紋波）。注意L 1A ＆amp; L 1B 可以并且通常是單個封裝中的1：1耦合電感，以最小化電路板空間。

Zeta和SEPIC轉(zhuǎn)換器使用相同的公式來計算連續(xù)導(dǎo)通模式下的開關(guān)占空比，并且假設(shè)它們具有相同的開關(guān)電流限制和組合的電感器電流紋波（對于兩個電感器），它們都向負載提供相同的最大電流，這是：

其中I LIM 是Q1開關(guān)電流限制，DC是占空比，I L1_RIP 是組合電感電流紋波，η是轉(zhuǎn)換效率（Zeta和SEPIC通常約為80％）。此外，Zeta和SEPIC轉(zhuǎn)換器的二極管和電源開關(guān)要求V REVERSE 和V CE （見表1）相同。

Zeta和SEPIC差異

使用SEPIC轉(zhuǎn)換器（圖1b），低端Q 1 '開關(guān)周期性地拉出V X '接地，增加電感電流。 Q 1 '然后關(guān)閉，之后V X '飛到V OUT + V IN ，交付電流通過D 1 '到輸出。使用Zeta轉(zhuǎn)換器（圖1a），Q 1 開關(guān)首先將V X 拉至V IN 然后關(guān)閉，之后V < sub> X 飛到-V OUT 。 LT8471具有獨特而靈活的NPN電源開關(guān)設(shè)計，能夠在發(fā)射極上處理-60V電壓，使其可以與Zeta一起使用，以及其他更熟悉的（Boost，Buck，SEPIC等）拓撲結(jié)構(gòu)。圖1a和1b，兩種拓撲都使用相同數(shù)量的無源元件。但請注意，SEPIC使用類似于升壓轉(zhuǎn)換器中使用的低側(cè)電源開關(guān)Q 1 ，而Zeta需要高側(cè)開關(guān)Q 1 。圖2顯示了Zeta轉(zhuǎn)換器電流和開關(guān)波形。 Q 1 發(fā)射極電壓在V IN 和-V OUT 之間切換。因此，E 1 引腳必須額定擺動到-V OUT 。

輸出電壓紋波

與降壓和?uk轉(zhuǎn)換器類似，Zeta具有非常低的輸出電壓紋波。這些轉(zhuǎn)換器中的每一個都具有與V OUT 串聯(lián)的電感器，防止輸出電流的快速變化，否則會增加紋波電壓。忽略C OUT 的ESR，在CCM中運行的Zeta的V OUT 紋波由下式給出：

< p>其中I L1B_RIP 是L 1B 電感電流的峰峰值紋波，F(xiàn) SW 是轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率。

使用SEPIC時，當Q 1 '關(guān)閉時，器件外的電流僅流過D 1 '。這使輸出電流不連續(xù)并增加電壓紋波。忽略C OUT 的ESR，在CCM中運行的SEPIC的V OUT 紋波由下式給出：

其中I LOAD 是輸出負載電流，DC是開關(guān)占空比。

從上面的等式中，考慮到I L1B_RIP 是通常是I LOAD 的一小部分，可以看出Zeta轉(zhuǎn)換器的紋波比SEPIC轉(zhuǎn)換器低得多。

輸入電壓紋波

忽略C IN 的ESR，在CCM中運行的Zeta的V IN 紋波由下式給出：

CCM中的SEPIC轉(zhuǎn)換器輸入電壓紋波由下式給出：

其中C IN 是輸入電容， I L1A'_RIP 是輸入電感的電流紋波。

因此，與輸出電壓紋波相比，Zeta轉(zhuǎn)換器的輸入電壓紋波通常高于SEPIC轉(zhuǎn)換器。

組件電壓額定值

表1比較了Zeta和SEPIC轉(zhuǎn)換器。它列出了電源開關(guān)（Q 1 ），功率二極管（D 1 ）和快速電容（C F ）所需的額定電壓。請注意，飛跨電容和電源開關(guān)端子電壓（發(fā)射極和集電極）根據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)而不同。

低V OUT Ripple Application

圖3顯示了使用帶有2A開關(guān)的LT8471雙多拓撲DC / DC轉(zhuǎn)換器的示例應(yīng)用。該應(yīng)用創(chuàng)建+/- 5V輸出軌，均采用低紋波拓撲結(jié)構(gòu)。通道1使用低輸出紋波?UK拓撲創(chuàng)建-5V輸出。通道2使用低輸出紋波Zeta拓撲創(chuàng)建+ 5V輸出。輸入電壓可在4V至25V之間變化。

使用此配置，兩個輸出都具有非常低的電壓紋波，小于10mV，如圖4.

結(jié)論

當需要低紋波，正輸出電壓時，請考慮選擇Zeta拓撲結(jié)構(gòu)。與SEPIC類似，它可以從輸入電壓產(chǎn)生一個穩(wěn)定的輸出電壓，輸入電壓可以大于，等于或小于輸出電壓。由于其獨特的NPN電源開關(guān)設(shè)計，LT8471 DC / DC轉(zhuǎn)換器非常適合創(chuàng)建Zeta DC / DC轉(zhuǎn)換器。