Fly-Buck知識(shí)科普以及電路布局

什么是 Fly-Buck?？

Fly-Buck 是一種同步降壓轉(zhuǎn)換器，其電感器由變壓器或耦合電感器或 代替。次級(jí)繞組經(jīng)過(guò)二極管整流以產(chǎn)生隔離輸出電壓 (VOUT2)，該電壓通過(guò)變壓器的匝數(shù)比與初級(jí)輸出電壓 (VOUT1) 相關(guān)。

Fly-Buck 和 Flyback 一樣嗎？

不可以。Fly-Buck 和Flyback 是完全不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。它們都可用于生成多個(gè)隔離輸出。Fly-Buck 是德州儀器的商標(biāo)。

我是否需要帶有 Fly-Buck 設(shè)備的光耦合器？

不需要。 Fly-Buck 不需要光耦合器或用于隔離反饋的額外變壓器繞組。它本質(zhì)上是一種初級(jí)側(cè)調(diào)節(jié)拓?fù)?(PSR)。由于與初級(jí)輸出電壓 (VOUT1) 的磁耦合，Fly-Buck 中的隔離輸出 (VOUT2) 得到調(diào)節(jié)。次級(jí)輸出電容器在關(guān)斷期間通過(guò)變壓器的漏電與初級(jí)輸出電壓磁性連接。

在某些情況下，可以使用光耦合器來(lái)改善隔離式輸出調(diào)節(jié)。雖然這不是很常見(jiàn)，但會(huì)影響解決方案的簡(jiǎn)單性。

我什么時(shí)候應(yīng)該為我的隔離導(dǎo)軌使用 Fly-Buck，為什么？

Fly-Buck 可用于任何需要低功耗隔離輸出軌的地方。輸入通常是寬輸入軌（高達(dá) 100 V）。它通常會(huì)在較低的功率水平（<12 W 左右）下產(chǎn)生更簡(jiǎn)單的解決方案。Fly-Bucks 也適用于生成多輸出軌、反相軌和雙極軌。

Fly-Buck 僅用于單個(gè)隔離導(dǎo)軌嗎？

Fly-Buck 可用于單個(gè)或多個(gè)輸出隔離或非隔離軌。事實(shí)上，隔離或非隔離輸出越多，穩(wěn)壓器的成本回報(bào)就越好。

Fly-Buck 是否需要在主輸出上加載才能正常工作？

Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器（LM5017 系列，LM5160A）不需要在初級(jí)上有任何負(fù)載即可正常工作。即使主輸出上的負(fù)載為零，也可以加載輔助輸出或隔離輸出。Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器中的同步整流器允許初級(jí)電感器電流變?yōu)樨?fù)值。因此，即使在次級(jí)輸出負(fù)載且初級(jí)輸出上沒(méi)有負(fù)載的情況下，初級(jí)輸出電容器的電荷平衡也能保持。

Fly-Buck 中輸出的交叉調(diào)節(jié)如何？

交叉調(diào)節(jié)取決于耦合（或泄漏）、繞組電阻和開(kāi)關(guān)電阻?？偟膩?lái)說(shuō)，Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器的多個(gè)隔離輸出之間的交叉調(diào)節(jié)與其他隔離拓?fù)錄](méi)有區(qū)別，例如多輸出反激或正向。

Fly-Buck 中的隔離輸出是否需要預(yù)負(fù)載或最小負(fù)載？

就像其他帶有二極管整流的隔離拓?fù)洌ㄅc同步整流不同）一樣，在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中都會(huì)有少量泄漏能量轉(zhuǎn)移到次級(jí)。隔離輸出可能需要少量預(yù)加載。預(yù)載量在一定程度上取決于漏電、頻率和繞組中流動(dòng)的電流。通常預(yù)載電阻在數(shù)量級(jí)或1k-10k。也可以使用基于齊納的鉗位代替預(yù)加載電阻器。這避免了在加載條件下預(yù)加載電路中的功率損耗。

值得指出的是，Fly-Buck 中的預(yù)加載要求通常小于反激式轉(zhuǎn)換器。

Fly-Buck?轉(zhuǎn)換器，有一個(gè)耦合電感器代替降壓轉(zhuǎn)換器電感器，用于創(chuàng)建除非隔離式降壓輸出之外的隔離式輸出。每個(gè)隔離輸出只需要一個(gè)繞組、一個(gè)整流二極管和一個(gè)輸出電容器。使用這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以以簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)高效的方式生成多個(gè)半調(diào)節(jié)隔離或非隔離輸出。

降壓轉(zhuǎn)換器和 Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器中的電流存在一些關(guān)鍵差異。降壓轉(zhuǎn)換器中的開(kāi)關(guān)電流環(huán)路是眾所周知的，如圖 1 所示。輸入環(huán)路由輸入旁路電容器、V IN引腳、高端和低端開(kāi)關(guān)以及接地回路引腳組成，它們承載開(kāi)關(guān)電流。該環(huán)路應(yīng)以最小的走線長(zhǎng)度和環(huán)路面積進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)安靜的操作。由低邊開(kāi)關(guān)、電感器、輸出電容器和接地回路組成的輸出回路實(shí)質(zhì)上承載具有低紋波的直流電流。雖然對(duì)于低直流壓降、低損耗和低調(diào)節(jié)誤差來(lái)說(shuō)，保持所有電流路徑很小很重要，但該環(huán)路的面積不如輸入電流環(huán)路重要。 

 圖 1. 降壓轉(zhuǎn)換器中的電流環(huán)路。V IN環(huán)路是一個(gè)高 di/dt 環(huán)路。

Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器初級(jí)看起來(lái)類似于降壓轉(zhuǎn)換器，如圖 2 所示。這里的 V IN環(huán)路是一個(gè)高 di/dt 環(huán)路，就像在降壓轉(zhuǎn)換器中一樣。然而，V OUT1回路的電流與降壓轉(zhuǎn)換器中的電流大不相同。除了初級(jí)電感磁化電流外，該環(huán)路還具有次級(jí)繞組的反射電流。反射電流在其路徑中僅具有耦合電感器的漏電感，因此具有比電感器的磁化電流高得多的 di/dt。因此，最小化 V OUT1的環(huán)路面積很重要循環(huán)也是如此。出于同樣的原因，由次級(jí)電感繞組、整流二極管和次級(jí)輸出電容器組成的次級(jí)輸出環(huán)路也需要最小化，因?yàn)樗懈?/span> di/dt 電流流過(guò)。

 圖 2. Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器在初級(jí)有兩個(gè)高 di/dt 環(huán)路。所有次級(jí)回路都是高 di/dt。

在布置 Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器時(shí)要記住的另一個(gè)重要點(diǎn)是要意識(shí)到次級(jí)繞組也有一個(gè)開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)。該次級(jí)開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn) (SW2) 是高 dv/dt 節(jié)點(diǎn)，電壓轉(zhuǎn)換為 VIN*N2/N1。因此，習(xí)慣上保持 SW2 走線面積較小，以防止其輻射噪聲。

圖 3 顯示了結(jié)合本文指南的布局示例。初級(jí)和次級(jí)側(cè)的高 di/dt 環(huán)路與開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)區(qū)域一樣被最小化。

圖 3. 基于LM5017的Fly-Buck 布局，以最小化 di/dt 環(huán)路和高 di/dt SW1,2 節(jié)點(diǎn)區(qū)域。