如何使用 Fly-Buck? 轉換器設計 EMC 和隔離

設計合理的Fly-Buck ?電路因其易用性、小解決方案尺寸、電流隔離、寬輸入電壓范圍和低總體材料成本而得到證明，既方便又不可或缺。

例如，可編程邏輯控制器 (PLC) 、現(xiàn)場變送器、傳感器和過程儀表、工業(yè)通信、人機界面 (HMI)和基于 IGBT 的電機驅動器都具有非常適合 Fly-Buck 電路的獨特電源解決方案要求。隨著要求嚴苛的隔離應用的實現(xiàn)，符合監(jiān)管規(guī)范是越來越重要的電源解決方案基準。例如，IEC 61000-4 系統(tǒng)級 EMC規(guī)范中的各種測試與低頻和高頻干擾（ESD、EFT/突發(fā)、雷電浪涌以及傳導和輻射射頻抗擾度）有關。

具有橋式整流器和輸入濾波器的 Fly-Buck 功率級

基于 65V、1.5A LM5160A同步降壓轉換器，圖 1顯示了一個符合 EMC 標準的 Fly-Buck 電源，它從中心抽頭的次級繞組提供± 12V 隔離電壓軌。輸出電壓根據變壓器 T 1的匝數比 N P /N S進行縮放。一個 9V 初級側穩(wěn)壓輔助電源軌向 VCC 發(fā)送偏置電源，以減少高 V IN下的靜態(tài)損耗。

LM5160/A是一款具有集成式高側和低側MOSFET的65V 2A同步降壓轉換器。自適應恒定導通時間控制方案無需環(huán)路補償，可在快速瞬態(tài)響應下支持高降壓比。內部反饋放大器保持著整體工作溫度范圍±1%的輸出電壓調節(jié)度。導通時間與輸入時間成反比，其結果是切換頻率接近恒定。
峰谷電流限制電路可防御過載情況。欠壓鎖定(EN/UVLO)電路提供可獨立調節(jié)的輸入欠壓閾值和遲滯。LM5160/A通過FPWM引腳進行編程，以在從空載到滿載過程中采用連續(xù)傳導模式(CCM)或在輕負載時自動切換至斷續(xù)傳導模式(DCM)，從而實現(xiàn)更高的效率。強制CCM運行支持使用耦合電感器的多輸出隔離式Fly-Buck應用 。
LM5160A具有與LM5160相同的 特性 和引腳配置。在降壓或Fly-Buck應用中，LM5160A的VCC引腳可連接外部偏置 電源。這一附加功能可降低IC功耗并提高高輸入電壓時的效率。

圖 1：AC 或 DC 供電、符合 EMC 標準的 Fly-Buck轉換器，提供隔離的± 12V 電源軌

變壓器隔離

圖 1中用紅色標出的是隔離邊界，適合提供用戶安全或斷開接地回路的需要。 初級和次級繞組交錯可改善交叉調節(jié)并最大限度地減少漏感。要為附加輸出定制轉換器設計，只需添加一個變壓器次級繞組（具有適當的匝數比）、一個整流二極管和一個輸出電容器。三路、四路甚至八路輸出很容易獲得，并帶有適用于空間受限設計的小尺寸磁性元件。

對于基本、補充或加強絕緣，例如在為數字隔離器 或傳感系統(tǒng)供電時，選擇滿足隔離等級要求的磁性元件，并設計PCB 布局以滿足參考隔離標準的相關爬電距離和電氣間隙規(guī)范。

EMC 性能

圖 1中的綠色框是帶有共模電感、X 和 Y 電容、并聯(lián)阻尼電阻和雙向 TVS 電壓鉗位的 EMI 濾波器。通常，EMC 保護電路的目標是以低阻抗將外部瞬變分流到地，從而保護電路免受損壞。具有寬 V IN能力的 Fly-Buck 轉換器允許更高電壓的 TVS 二極管，具有更低的額定功率和更小的占位面積，以滿足功率級的輸入瞬態(tài)抗擾度規(guī)范。圖 1中表示為 C YI和 C Y2的Y 電容器將瞬態(tài)能量從輸入線路分流到系統(tǒng)的底盤接地。這種方法輔以小 鐵氧體磁珠 在需要高衰減的信號鏈中特別敏感的節(jié)點處提供高阻抗。

Fly-Buck 價值主張

所有電源系統(tǒng)設計人員都必須充分了解 EMI 和隔離?？紤]到這一點，我最近為 TI 的模擬應用期刊撰寫了一篇文章“ Fly-Buck 轉換器在 PLC 應用中提供 EMC 和隔離”，其中更詳細地探討了 EMC 和隔離要求。總而言之，Fly-Buck 拓撲的價值主張是其能夠滿足各種電源解決方案需求的內聚特性集：

· 取決于輸入電壓和輸出電流規(guī)格的多轉換器或基于控制器的 IC 解決方案

· 可靠的同步降壓或降壓升壓轉換器設計

· 寬 V IN范圍的額外裕量可承受輸入軌瞬態(tài)電壓干擾

· 適合空間受限設計的小尺寸磁性元件

· 輕松修改配置以增加輸出

· 變壓器漏感沒有初級側電壓尖峰，降低了 EMI

· 簡單的 BOM：無環(huán)路補償、誤差放大器或反饋光耦合器組件

因此，請查看我們的寬輸入電壓 門戶網站，了解更多關于 Fly-Buck 拓撲以及我們寬輸入電壓控制器、轉換器和電源模塊產品組合中的適用器件的信息。