許多應(yīng)用需要簡(jiǎn)單，廉價(jià)的隔離電源作為偏置，由輸入電壓高達(dá)100 V產(chǎn)生。傳統(tǒng)上，這種隔離偏置電源是使用多種方案生成的。其中之一是反激式DC/DC轉(zhuǎn)換器，其通常利用具有匝數(shù)比的非對(duì)稱(chēng)變壓器用于初級(jí)和次級(jí)繞組，以及光耦合器或輔助繞組用于反饋調(diào)節(jié)。實(shí)際上，這種反激式轉(zhuǎn)換器還必須采用復(fù)雜的補(bǔ)償技術(shù)來(lái)保證穩(wěn)定性。因此，傳統(tǒng)的反激式轉(zhuǎn)換器并不簡(jiǎn)單，需要更多的元件和空間，而且成本更高。

另一種方法是隔離降壓或快速降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器，同步降壓轉(zhuǎn)換器帶有耦合電感繞組。根據(jù)德州儀器的應(yīng)用報(bào)告1“設(shè)計(jì)隔離降壓（Fly-buck）轉(zhuǎn)換器”，fly-buck是低功耗隔離輸出的更好選擇，特別是當(dāng)功率水平低于15時(shí)事實(shí)上，TI的應(yīng)用報(bào)告表明其Fly-buck是一種經(jīng)濟(jì)高效的解決方案，用于產(chǎn)生低于15 W的多輸出偏置電源。由于Fly-buck使用具有耦合電感器繞組的同步降壓轉(zhuǎn)換器來(lái)創(chuàng)建隔離輸出，變壓器較小，在初級(jí)和次級(jí)匝數(shù)比方面更好地匹配。此外，由于次級(jí)輸出緊密跟蹤初級(jí)輸出電壓，因此Fly-buck消除了光耦合器或輔助繞組。

Fly-buck拓?fù)?/p>

從根本上講，如圖1所示，通過(guò)用耦合電感或反激式替換同步降壓轉(zhuǎn)換器中的輸出濾波電感來(lái)創(chuàng)建一種fly-buck拓?fù)湫妥儔浩鱔1。該變壓器次級(jí)繞組上的電壓使用二極管D1和電容器COUT2進(jìn)行整流。如參考文獻(xiàn)1中所討論的，可以擴(kuò)展Fly-buck拓?fù)湟陨啥鄠€(gè)隔離的輔助輸出。

圖1 ：典型的fly-buck轉(zhuǎn)換器拓?fù)洹?/p>

本質(zhì)上，fly-buck的初級(jí)輸出電壓VOUT1類(lèi)似于降壓轉(zhuǎn)換器，如下所示：

類(lèi)似地，次級(jí)輸出電壓VOUT2如下：

其中VF是前鋒 - 次級(jí)整流二極管的電壓降，N1和N2分別是變壓器X1的初級(jí)和次級(jí)繞組的匝數(shù)。如公式（2）所示，次級(jí)輸出（VOUT2）緊密跟蹤初級(jí)輸出電壓（VOUT1），無(wú)需額外的變壓器繞組或光耦合器，用于跨越隔離邊界的反饋。

另外，如參考文獻(xiàn)1中所述，TON是高側(cè)開(kāi)關(guān)Q1導(dǎo)通而低側(cè)開(kāi)關(guān)Q2截止的時(shí)間。類(lèi)似地，TOFF是低側(cè)開(kāi)關(guān)Q2導(dǎo)通且Q1截止的時(shí)間。在TON期間，次級(jí)繞組中的電流為零，因?yàn)榇渭?jí)二極管通過(guò)等于VIN×N2/N1的電壓反向偏置。初級(jí)繞組中的電流與磁化電流相同，類(lèi)似于降壓轉(zhuǎn)換器電感。兩個(gè)繞組中的電流計(jì)算在參考文獻(xiàn)1中詳細(xì)介紹。

實(shí)現(xiàn)拓?fù)?/p>

現(xiàn)在可以輕松實(shí)現(xiàn)圖1所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用傳統(tǒng)的同步降壓穩(wěn)壓器，如TI的LM5017，其中包括緊湊型封裝中的高端和低端MOSFET，如WSON-8和PowerPAD-8。由于LM5017采用恒定導(dǎo)通時(shí)間控制方案，因此無(wú)需環(huán)路補(bǔ)償，可提供出色的瞬態(tài)響應(yīng)，并能夠處理高降壓比。該降壓穩(wěn)壓器的額定輸入范圍為7.5 V至100 V.

使用LM5017的典型隔離式Fly-buck DC/DC轉(zhuǎn)換器如圖2所示。它是一個(gè)雙輸出電路，帶有10V作為初級(jí)輸出電壓VOUT1以及次級(jí)輸出電壓VOUT2。在此設(shè)計(jì)中，主負(fù)載電流為100 mA，而次級(jí)負(fù)載電流為200 mA。開(kāi)關(guān)頻率為750 kHz。

圖2：基于TI 100 V同步降壓穩(wěn)壓器LM5017的典型隔離式Fly-buck DC/DC轉(zhuǎn)換器。

參考文獻(xiàn)1中給出了這種雙輸出隔離式Fly-buck DC/DC轉(zhuǎn)換器的元件計(jì)算?；谏鲜鲆?guī)范，該參考電壓為基于LM5017的Fly-buck轉(zhuǎn)換器提供元件值。這些值在基于LM5017的隔離式Fly-buck DC/DC轉(zhuǎn)換器原理圖中實(shí)現(xiàn)，如圖3所示。該參考還提供了圖3中Fly-buck電路的測(cè)量實(shí)驗(yàn)效率結(jié)果，如圖4所示。 。

圖3：完整的原理圖，包含基于LM5017的隔離式Fly-buck DC/DC轉(zhuǎn)換器的元件值。

圖4：基于LM5017的隔離式Fly-buck的實(shí)驗(yàn)效率性能，具有10 V輸出和750 kHz開(kāi)關(guān)頻率。

觀(guān)察到當(dāng)輸入電壓較低時(shí)，F(xiàn)ly-buck轉(zhuǎn)換器的效率較高，這相當(dāng)于較小的降壓比。隨著輸入電壓的增加，效率開(kāi)始顯著下降，因?yàn)榻祲罕仍黾?，這導(dǎo)致更高的轉(zhuǎn)換損耗。相比之下，隨著輸入電壓的升高，低負(fù)載到滿(mǎn)負(fù)載的效率變化也會(huì)增加。因此，當(dāng)輸入電壓高達(dá)72 V時(shí)，低負(fù)載時(shí)的效率下降更加明顯。

對(duì)于要求輸出電壓略低且輸出電流能力更高的應(yīng)用，TI提供LM5160A，同步降壓轉(zhuǎn)換器，輸入電壓范圍為4.5至65 V，最大負(fù)載電流為1.5 A. LM5160A集成了高側(cè)和低側(cè)MOSFET，內(nèi)置恒定導(dǎo)通時(shí)間控制方案，無(wú)需環(huán)路補(bǔ)償，支持高降壓比和快速瞬態(tài)響應(yīng)。

簡(jiǎn)而言之，對(duì)于來(lái)自各種輸入電壓的低功耗，多輸出隔離降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器解決方案，當(dāng)非常嚴(yán)格的調(diào)節(jié)時(shí)，飛降降壓轉(zhuǎn)換器是更好的選擇。對(duì)于穩(wěn)壓輸出電壓并不重要，但簡(jiǎn)單性，成本和電路板空間對(duì)于應(yīng)用至關(guān)重要。

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