使用寬輸入電壓 Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器為雙極軌供電

電源系統(tǒng)設(shè)計工程師經(jīng)常問我，您如何提供雙極(正負(fù))電壓軌，同時將成本和復(fù)雜性降至最低?同時，應(yīng)該如何應(yīng)對各種挑戰(zhàn)——從電流隔離和廣泛的輸入電壓到小型解決方案尺寸和電磁兼容性 (EMC)?例如，考慮工業(yè)通信應(yīng)用中的樓宇和工廠自動化、測試和測量設(shè)備以及隔離式 RS-485 和 CAN 收發(fā)器。

Fly-buck電源轉(zhuǎn)換器

依靠 Fly-Buck? 拓?fù)鋪韺?shí)現(xiàn)低電流輔助和偏置軌，尤其是在需要隔離和非隔離輸出的情況下。圖1和圖 2 所示為基于 100V LM5017穩(wěn)壓器的 Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器原理圖。

圖 1：提供非隔離±12V 電源軌的 Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器

圖 2：提供隔離±12V 電源軌的 Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器

圖 1 中的電路基于降壓-升壓拓?fù)浜蛦挝辉褦?shù)比耦合電感器提供非隔離式 ±12V 電壓軌。反饋回路調(diào)節(jié) V OUT+和 V OUT–的網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)對稱啟動行為。相反，圖 2 中的電路提供隔離的 ±12V 電壓軌，滿足降低噪聲、斷開接地回路或提供用戶安全的需求。初級側(cè)輔助軌向 LM5017 VCC 輸入發(fā)送偏置電源，以最大限度地減少高 V IN下的靜態(tài)損耗。分軌次級的雙線繞組平衡繞組參數(shù)(例如直流電阻和漏感)，以實(shí)現(xiàn)更好的負(fù)載調(diào)節(jié)。

為精密模擬應(yīng)用供電

非常適合為低噪聲和信號完整性為關(guān)鍵的高性能模擬應(yīng)用供電(例如，PLL、VCO、雙極運(yùn)算放大器、A/D 轉(zhuǎn)換器)，圖 3詳細(xì)介紹了具有后穩(wěn)壓 ±12V 電壓軌的 Fly-buck 轉(zhuǎn)換器。這里，次級側(cè)從輸出來自正輸出和負(fù)輸出 LDO 后置穩(wěn)壓器。兩種 LDO 都提供高電壓和負(fù)載的直流精度，以及在 PSRR 和頻譜噪聲密度方面的出色交流性能。本例中的 Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器以 300kHz 運(yùn)行，LDO 的寬帶寬 PSRR 可衰減輸出的開關(guān)模式紋波和噪聲。

圖 3：為精密模擬應(yīng)用提供后調(diào)節(jié) ±12V 電壓軌的Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器

事實(shí)上，許多 LDO 控制和保護(hù)功能補(bǔ)充了 Fly-Buck 的系統(tǒng)級性能。這方面的示例包括次級參考開/關(guān)、可編程軟啟動以及電流限制和熱關(guān)斷保護(hù)功能。此外，由于 Fly-Buck 的隔離輸出電壓取決于選定的變壓器匝數(shù)比，因此后調(diào)節(jié)提供了一種將輸出微調(diào)到目標(biāo)電壓設(shè)定點(diǎn)的簡單方法。

LM5017 是一款 100V、600mA 同步降壓穩(wěn)壓器，集成了高側(cè)和低側(cè) MOSFET。LM5017 所采用的恒定導(dǎo)通時間 (COT) 控制方案無需環(huán)路補(bǔ)償，可提供出色的瞬態(tài)響應(yīng)，并且可實(shí)現(xiàn)超高降壓比。導(dǎo)通時間與輸入電壓成反比，因此在整個輸入電壓范圍內(nèi)，頻率幾乎保持恒定。高壓啟動穩(wěn)壓器為 IC 的內(nèi)部運(yùn)行以及集成柵極驅(qū)動器提供了偏置電源。

峰值電流限制電路可防止出現(xiàn)過載情況。欠壓鎖定 (UVLO) 電路支持對輸入欠壓閾值和遲滯進(jìn)行單獨(dú)編程。其他的保護(hù)特性包括：熱關(guān)斷和偏置電源欠壓鎖定 (VCC UVLO)。

LM5017 器件采用 WSON-8 和 HSOP PowerPAD-8 塑料封裝。

Fly-Buck 解決方案的多功能性

所有電源工程師都應(yīng)該對 Fly-Buck 電路有很好的了解?？紤]到這一點(diǎn)，我最近在Power Electronics Technology中撰寫了一篇文章“后穩(wěn)壓 Fly-Buck 為噪聲敏感負(fù)載供電”，該文章深入探討了為高精度運(yùn)算放大器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器供電的低噪聲解決方案?？傊現(xiàn)ly-Buck 拓?fù)涮峁┝艘粋€內(nèi)聚的特性集來滿足各種電源解決方案的需求：

· 基于可靠同步降壓或降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的設(shè)計

· 取決于輸入電壓和輸出電流規(guī)格的多個基于穩(wěn)壓器或控制器的 IC 解決方案

· 久經(jīng)考驗(yàn)的恒定導(dǎo)通時間控制技術(shù)，具有出色的瞬態(tài)動態(tài)特性

· 簡單的 BOM，無環(huán)路補(bǔ)償或反饋光耦合器組件

· 適合空間受限設(shè)計的小尺寸磁性元件

· 變壓器漏感沒有初級側(cè)電壓尖峰。