使用 Fly-Buck 转换器简化更高电流的分离轨设计

一直以来，TI 建议使用Fly-Buck ™ 拓扑(或隔离降压拓扑)来简化工业和通信应用的隔离偏置设计。Fly-Buck 设计将耦合绕组添加到电感器，以提供单个或隔离的偏置电源，而无需光耦合器。LM5017系列使用简单，降低了物料清单 (BOM) 成本并提高了性能，这就是它在过去几年中广受欢迎的原因。

尽管它很受欢迎，但现有的 Fly-Buck 产品存在一个限制——它们的总输出功率受到限制。LM5017是一个 100V、650 mA 的器件，但在典型的 24V 系统中，它在触发电流保护电路之前只能支持高达 5W 的输出功率。这种限制阻止了该技术扩展到更多的工业应用。例如，可编程逻辑控制器 (PLC) 输入/输出 (I/O) 模块需要 24V IN，隔离 24V OUT @ 500mA;在这种情况下，LM5017 只能支持所需输出功率的一半。

为了应对这些设计挑战，TI 推出了LM5160A，它扩展了 Fly-Buck 产品组合并将功率能力提高了三倍。LM5160A不仅轻松解决了功率限制问题;它还将技术扩展到更广泛应用的设计人员，如三相交流电机驱动、以太网供电 (POE) IP 摄像机和汽车。

以三相交流电机驱动为例，展示LM5160A如何简化栅极驱动偏置设计。显示了典型的交流电机驱动系统和高侧和低侧 IGBT 栅极驱动器的偏置电源。由于 IGBT 的特性，通常需要正负偏置电压。

用于三相逆变器的宽输入隔离式 IGBT 栅极驱动 Fly-Buck 电源参考设计展示了LM5160从 24V 输入总线生成八个隔离式输出的能力。三对 +15V 和 -8V 用于偏置高侧栅极驱动器，而剩余的一对(+15V 和 -8V)能够提供 300mA 来偏置所有三相低侧栅极驱动器。总输出功率约为14W。

除了交流电机驱动器外，LM5160A还解决了 PLC 系统由于 I/O 通道数量增加而需要的更高偏置功率。用于工业 PLC 应用的隔离式三输出 Fly-Buck 电源参考设计采用 24Vin 并产生三个隔离输出：5V@1A、+15V@200mA、-15V@200mA。所有输出在线路和负载调节范围内保持 +/-5% 调节。

如今，POE 应用正在蓬勃发展，尤其是在 IP 监控市场。与传统方法相比，LM5160A解决方案大大提高了功率密度，效率提高了 5% 以上。用于 POE 应用的隔离式 Fly-Buck 电源模块参考设计 (PMP10572) 展示了将 POE 解决方案与LM5160A和TPS2378结合使用的高密度和高效率。

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。

●特性

■ 4.5V至65V宽输入电压范围

■集成高侧和低侧开关

▲无需外部肖特基二极管

■ 2A最大负载电流

■自适应恒定导通时间控制

▲无外部环路补偿

▲快速瞬态响应

■可选强制PWM或DCM运行

▲FPWM支持多输出Fly-Buck™

■近似恒定的开关频率

▲可通过电阻器调节至最高1MHz

■可编程软启动时间

■预偏置启动

■ ±1%反馈电压基准

■ LM5160A允许使用外部V-CC偏置

■固有保护特性可实现稳健设计

▲峰值电流限制保护

▲可调输入欠压闭锁(UVLO)和滞后

▲VCC和栅极驱动UVLO保护

▲具有迟滞的热关断保护

■使用LM5160A及其WEBENCH^®电源设计器创建定制设计

这些只是 TI 扩展的Fly-Buck 功能提供的众多选项中的几个示例。这种方法将在楼宇自动化方面取得成功;供暖、通风和空调(HVAC);电梯控制;以及混合动力电动汽车/电动汽车 (HEV/EV) 中的汽车偏置功率。