如何使用 Fly-Buck™ 转换器设计 EMC 和隔离

设计合理的Fly-Buck ™电路因其易用性、小解决方案尺寸、电流隔离、宽输入电压范围和低总体材料成本而得到证明，既方便又不可或缺。

例如，可编程逻辑控制器 (PLC) 、现场变送器、传感器和过程仪表、工业通信、人机界面 (HMI)和基于 IGBT 的电机驱动器都具有非常适合 Fly-Buck 电路的独特电源解决方案要求。随着要求严苛的隔离应用的实现，符合监管规范是越来越重要的电源解决方案基准。例如，IEC 61000-4 系统级 EMC规范中的各种测试与低频和高频干扰（ESD、EFT/突发、雷电浪涌以及传导和辐射射频抗扰度）有关。

具有桥式整流器和输入滤波器的 Fly-Buck 功率级

基于 65V、1.5A LM5160A同步降压转换器，图 1显示了一个符合 EMC 标准的 Fly-Buck 电源，它从中心抽头的次级绕组提供± 12V 隔离电压轨。输出电压根据变压器 T 1的匝数比 N P /N S进行缩放。一个 9V 初级侧稳压辅助电源轨向 VCC 发送偏置电源，以减少高 V IN下的静态损耗。

LM5160/A是一款具有集成式高侧和低侧MOSFET的65V 2A同步降压转换器。自适应恒定导通时间控制方案无需环路补偿，可在快速瞬态响应下支持高降压比。内部反馈放大器保持着整体工作温度范围±1%的输出电压调节度。导通时间与输入时间成反比，其结果是切换频率接近恒定。
峰谷电流限制电路可防御过载情况。欠压锁定(EN/UVLO)电路提供可独立调节的输入欠压阈值和迟滞。LM5160/A通过FPWM引脚进行编程，以在从空载到满载过程中采用连续传导模式(CCM)或在轻负载时自动切换至断续传导模式(DCM)，从而实现更高的效率。强制CCM运行支持使用耦合电感器的多输出隔离式Fly-Buck应用 。
LM5160A具有与LM5160相同的 特性 和引脚配置。在降压或Fly-Buck应用中，LM5160A的VCC引脚可连接外部偏置 电源。这一附加功能可降低IC功耗并提高高输入电压时的效率。

图 1：AC 或 DC 供电、符合 EMC 标准的 Fly-Buck转换器，提供隔离的± 12V 电源轨

变压器隔离

图 1中用红色标出的是隔离边界，适合提供用户安全或断开接地回路的需要。 初级和次级绕组交错可改善交叉调节并最大限度地减少漏感。要为附加输出定制转换器设计，只需添加一个变压器次级绕组（具有适当的匝数比）、一个整流二极管和一个输出电容器。三路、四路甚至八路输出很容易获得，并带有适用于空间受限设计的小尺寸磁性元件。

对于基本、补充或加强绝缘，例如在为数字隔离器 或传感系统供电时，选择满足隔离等级要求的磁性元件，并设计PCB 布局以满足参考隔离标准的相关爬电距离和电气间隙规范。

EMC 性能

图 1中的绿色框是带有共模电感、X 和 Y 电容、并联阻尼电阻和双向 TVS 电压钳位的 EMI 滤波器。通常，EMC 保护电路的目标是以低阻抗将外部瞬变分流到地，从而保护电路免受损坏。具有宽 V IN能力的 Fly-Buck 转换器允许更高电压的 TVS 二极管，具有更低的额定功率和更小的占位面积，以满足功率级的输入瞬态抗扰度规范。图 1中表示为 C YI和 C Y2的Y 电容器将瞬态能量从输入线路分流到系统的底盘接地。这种方法辅以小 铁氧体磁珠 在需要高衰减的信号链中特别敏感的节点处提供高阻抗。

Fly-Buck 价值主张

所有电源系统设计人员都必须充分了解 EMI 和隔离。考虑到这一点，我最近为 TI 的模拟应用期刊撰写了一篇文章“ Fly-Buck 转换器在 PLC 应用中提供 EMC 和隔离”，其中更详细地探讨了 EMC 和隔离要求。总而言之，Fly-Buck 拓扑的价值主张是其能够满足各种电源解决方案需求的内聚特性集：

· 取决于输入电压和输出电流规格的多转换器或基于控制器的 IC 解决方案

· 可靠的同步降压或降压升压转换器设计

· 宽 V IN范围的额外裕量可承受输入轨瞬态电压干扰

· 适合空间受限设计的小尺寸磁性元件

· 轻松修改配置以增加输出

· 变压器漏感没有初级侧电压尖峰，降低了 EMI

· 简单的 BOM：无环路补偿、误差放大器或反馈光耦合器组件

因此，请查看我们的宽输入电压 门户网站，了解更多关于 Fly-Buck 拓扑以及我们宽输入电压控制器、转换器和电源模块产品组合中的适用器件的信息。