Fly-Buck知识科普以及电路布局

什么是 Fly-Buck™？

Fly-Buck 是一种同步降压转换器，其电感器由变压器或耦合电感器或 代替。次级绕组经过二极管整流以产生隔离输出电压 (VOUT2)，该电压通过变压器的匝数比与初级输出电压 (VOUT1) 相关。

Fly-Buck 和 Flyback 一样吗？

不可以。Fly-Buck 和Flyback 是完全不同的拓扑结构。它们都可用于生成多个隔离输出。Fly-Buck 是德州仪器的商标。

我是否需要带有 Fly-Buck 设备的光耦合器？

不需要。 Fly-Buck 不需要光耦合器或用于隔离反馈的额外变压器绕组。它本质上是一种初级侧调节拓扑 (PSR)。由于与初级输出电压 (VOUT1) 的磁耦合，Fly-Buck 中的隔离输出 (VOUT2) 得到调节。次级输出电容器在关断期间通过变压器的漏电与初级输出电压磁性连接。

在某些情况下，可以使用光耦合器来改善隔离式输出调节。虽然这不是很常见，但会影响解决方案的简单性。

我什么时候应该为我的隔离导轨使用 Fly-Buck，为什么？

Fly-Buck 可用于任何需要低功耗隔离输出轨的地方。输入通常是宽输入轨（高达 100 V）。它通常会在较低的功率水平（<12 W 左右）下产生更简单的解决方案。Fly-Bucks 也适用于生成多输出轨、反相轨和双极轨。

Fly-Buck 仅用于单个隔离导轨吗？

Fly-Buck 可用于单个或多个输出隔离或非隔离轨。事实上，隔离或非隔离输出越多，稳压器的成本回报就越好。

Fly-Buck 是否需要在主输出上加载才能正常工作？

Fly-Buck 转换器（LM5017 系列，LM5160A）不需要在初级上有任何负载即可正常工作。即使主输出上的负载为零，也可以加载辅助输出或隔离输出。Fly-Buck 转换器中的同步整流器允许初级电感器电流变为负值。因此，即使在次级输出负载且初级输出上没有负载的情况下，初级输出电容器的电荷平衡也能保持。

Fly-Buck 中输出的交叉调节如何？

交叉调节取决于耦合（或泄漏）、绕组电阻和开关电阻。总的来说，Fly-Buck 转换器的多个隔离输出之间的交叉调节与其他隔离拓扑没有区别，例如多输出反激或正向。

Fly-Buck 中的隔离输出是否需要预负载或最小负载？

就像其他带有二极管整流的隔离拓扑（与同步整流不同）一样，在每个开关周期中都会有少量泄漏能量转移到次级。隔离输出可能需要少量预加载。预载量在一定程度上取决于漏电、频率和绕组中流动的电流。通常预载电阻在数量级或1k-10k。也可以使用基于齐纳的钳位代替预加载电阻器。这避免了在加载条件下预加载电路中的功率损耗。

值得指出的是，Fly-Buck 中的预加载要求通常小于反激式转换器。

Fly-Buck™转换器，有一个耦合电感器代替降压转换器电感器，用于创建除非隔离式降压输出之外的隔离式输出。每个隔离输出只需要一个绕组、一个整流二极管和一个输出电容器。使用这种拓扑结构可以以简单且经济高效的方式生成多个半调节隔离或非隔离输出。

降压转换器和 Fly-Buck 转换器中的电流存在一些关键差异。降压转换器中的开关电流环路是众所周知的，如图 1 所示。输入环路由输入旁路电容器、V IN引脚、高端和低端开关以及接地回路引脚组成，它们承载开关电流。该环路应以最小的走线长度和环路面积进行优化，以实现安静的操作。由低边开关、电感器、输出电容器和接地回路组成的输出回路实质上承载具有低纹波的直流电流。虽然对于低直流压降、低损耗和低调节误差来说，保持所有电流路径很小很重要，但该环路的面积不如输入电流环路重要。 

 图 1. 降压转换器中的电流环路。V IN环路是一个高 di/dt 环路。

Fly-Buck 转换器初级看起来类似于降压转换器，如图 2 所示。这里的 V IN环路是一个高 di/dt 环路，就像在降压转换器中一样。然而，V OUT1回路的电流与降压转换器中的电流大不相同。除了初级电感磁化电流外，该环路还具有次级绕组的反射电流。反射电流在其路径中仅具有耦合电感器的漏电感，因此具有比电感器的磁化电流高得多的 di/dt。因此，最小化 V OUT1的环路面积很重要循环也是如此。出于同样的原因，由次级电感绕组、整流二极管和次级输出电容器组成的次级输出环路也需要最小化，因为它有高 di/dt 电流流过。

 图 2. Fly-Buck 转换器在初级有两个高 di/dt 环路。所有次级回路都是高 di/dt。

在布置 Fly-Buck 转换器时要记住的另一个重要点是要意识到次级绕组也有一个开关节点。该次级开关节点 (SW2) 是高 dv/dt 节点，电压转换为 VIN*N2/N1。因此，习惯上保持 SW2 走线面积较小，以防止其辐射噪声。

图 3 显示了结合本文指南的布局示例。初级和次级侧的高 di/dt 环路与开关节点区域一样被最小化。

图 3. 基于LM5017的Fly-Buck 布局，以最小化 di/dt 环路和高 di/dt SW1,2 节点区域。