利用飞- buck转换器拓扑生成孤立的输出

　　许多应用需要简单、便宜的隔离电源作为偏压，产生的输入电压高达100伏特。传统上，这种孤立的偏倚供应是使用多种方案产生的。其中一个是flyback DC/DC转换器，它通常使用一个不对称的变压器，将主绕组和二次绕组的匝数比和一个光电耦合器或一个辅助绕组用于反馈调节。在现实中，这样的反回变换器还必须包含复杂的稳定性补偿技术。因此，传统的返回式变换器并不简单，需要更多的部件和空间，而且成本更高。

　　另一种方法是一种隔离-buck或飞-buck DC/DC转换器，一种具有耦合电感绕组的同步buck转换器。根据德州仪器的应用报告1“设计一个隔离的Buck(飞- Buck)转换器”，飞巴克是低功率隔离输出的一个更好的选择，特别是当功率级低于15w时。事实上，透明国际的应用报告表明，它的飞-buck是一种性价比高的解决方案，可以在15 W以下产生多输出偏置供应。由于飞buck使用同步的buck转换器与耦合的电感线圈来产生孤立的输出，它的变压器更小，在主和次匝数比上更匹配。此外，当二次输出密切跟踪初级输出电压时，飞车消除了光电耦合器或辅助绕组。

　　Fly-buck拓扑

　　从根本上说，如图1所示，通过用耦合电感或flybacktype transformer X1来替换同步buck变换器中的输出滤波器电感器，就可以创建一个飞-buck拓扑。该变压器二次绕组的电压通过二极管D1和电容COUT2整流。如参考1中所讨论的，可以扩展飞巴克拓扑来生成多个孤立的二次输出。

　　典型的飞-buck变换器拓扑结构示意图。

　　图1:典型的飞巴克转换器拓扑结构。(由凯利讯半导体)

　　从本质上讲，飞巴克的主要输出电压VOUT1与描述below1的buck转换器类似:

　　方程1

　　类似地，二次输出电压VOUT2给出如下:

　　方程2

　　其中VF为二次整流二极管的正向压降，而N1和N2分别为transformer X1的主绕组和二次绕组匝数。如式(2)所示，二次输出(VOUT2)密切跟踪主输出电压(VOUT1)，不需要额外的变压器绕组，也不需要在隔离边界上进行反馈。

　　此外,如文献[1]所述,吨是高端开关的时候Q1和下部开关Q2。同样,有钱人是下部开关Q2时,Q1。在吨,二次绕组中通过的电流为零的次级二极管的反向偏置电压等于VIN x N2 / N1。主绕组的电流与磁化电流是相同的，它类似于buck变换器的电感。在参考1中详细地给出了两绕组电流的计算。

　　实现拓扑

　　现在，图1所示的拓扑可以很容易地使用像TI的LM5017这样的常规同步buck调节器来实现，它包括像WSON-8和powerpad8这样的紧凑封装中的高和低侧mosfet。由于LM5017采用了恒时控制方案，因此不需要环路补偿，并且提供了良好的瞬态响应，具有处理高降压比的能力。这个buck调节器被认为是一个广泛的输入范围为7.5伏到100伏。

　　使用LM5017的典型的孤立的飞巴克DC/DC转换器如图2所示。它是一个双输出电路，以10v为主输出电压VOUT1，以及第二输出电压VOUT2。在本设计中，主负载电流为100ma，二次负载电流为200ma。开关频率为750千赫。

　　基于德州仪器lm5017100v同步降压调节器的飞巴克DC/DC变换器图。

　　图2:基于TI的100v同步降压调节器LM5017的一种典型的孤立的飞巴克DC/DC变换器。

　　对这两种输出隔离的飞-buck DC/DC变换器的组件计算在参考1中给出。基于上述规范，该引用为基于lm5017的飞-buck转换器提供了组件值。这些值是在基于lm5017的孤立的飞巴克DC/DC转换器原理图中实现的，如图3所示。参考文献还提供了图3中所示的飞行buck电路的测量实验效率结果，如图4所示。

　　德州仪器lm5017型隔离飞巴克DC/DC变换器。

　　图3:一个基于lm5017的独立的飞-buck DC/DC转换器的组件值的完整示意图。

　　德州仪器lm5017型独立飞行效率性能图表。

　　图4:基于lm5017的隔离飞巴克的实验效率，其输出为10v，开关频率为750 kHz。

　　结果表明，当输入电压较低时，飞-buck变换器的效率较高，其降压比较小。随着输入电压的增加，效率开始显著下降，因为降压比增加，导致转换损耗增大。相比之下，随着输入电压的增加，低负荷到满载的效率变化也会增加。因此，当输入电压高达72 V时，低负载效率的降低更为明显。

　　对于需要较低输入电压且输出电流能力较高的应用，TI提供LM5160A，一种4.5到65 V输入电压范围的同步buck转换器，1.5 a最大负载电流。采用集成的高、低侧mosfet和内置的恒时控制方案，LM5160A无需循环补偿，并支持快速瞬态响应的高降压比。

　　简而言之，对于一个低功率、多输出的孤立的降压DC/DC-转换器解决方案，从一个广泛变化的输入电压，当非常严格的调节对调节的输出电压不重要时，飞-buck转换器是一个更好的选择，但是简单，成本和板空间对于应用来说是至关重要的。