如何快速设计一个高性能隔离式电源

隔离式电源是指输入和输出通过变压器等磁性元器件电气连接的，即使将输出短路也不会有太大问题，而非隔离的电源输入和输出是有电气直接连接的，如果接触输出是会有触电危险的，对于隔离式电源的输出电压是可以通过变压器进行调整的。没有什么具体的范围。设计一个隔离式电源解决方案会十分复杂;你需要定制的变压器、不同类型的反馈网络来实现合适的电路稳压，以及用于实现稳定性的某些类补偿。不过，对于特定应用来说，有一个解决方案能够提供所需的同样隔离式偏置电源，而又避免了这么高的设计复杂度：它就是Fly-Buck™ 转换器。

对于那些不熟悉这个拓扑的人来说，Fly-Buck转换器是用一个同步降压稳压器和耦合电感器绕组创建了隔离式输出(图1)。与更加传统的隔离式电源拓扑相比，这些设计提供了数个优势。由于隔离式输出与初级侧输出电压密切相关，所以不需要光耦合器或辅助绕组;此外，你可以使用一个更小的变压器，其原因在于初级与次级匝数比具有更好的匹配性。使用这个方法可以获得一个成本更低且占板面积更小的隔离式电源设计。它还使得稳定且精确地隔离式电源设计变得更加简单。

图1：Fly-Buck转换器创建方式是在一个同步降压转换器内添加耦合绕组。

不论你需要一个单个隔离式电源轨，还是多轨电源，现在WEBENCH电源设计工具都能用Fly-Buck设计为你提供帮助。与所有其它电源设计差不多，你可以使用WEBENCH电源设计工具提供的很多有用特性。创建一个WEBENCH Fly-Buck设计与创建任何其它WEBENCH电源设计一样简单。

在WEBENCH电源设计工具中，你可以使用两种方法来创建Fly-Buck设计。第一种方法涉及WEBENCH设计工具控制面板的使用。在使用这个控制面板时，首先单击“Start Design”(开始设计)按钮。一旦软件加载完毕，在“Change Inputs”(更改输入)部分中输入你的Fly-Buck设计要求(图2)。

图2：在Change Inputs部分中输入你对于Fly-Buck设计的电源要求

单击“Use Advanced Options”(使用高级选项)来打开Advanced Options菜单(图3)。在Design Control(设计控制)项下，确保“Show Alternate Topologies”(显示替代拓扑)复选框被选中，这样将列出所有可能的Fly-Buck解决方案。在你确认复选框的选择后，单击“Recalculate”(重新计算)按钮来继续。

图3：使用WEBENCH Advanced Options来显示替代拓扑，其中包括Fly-Buck设计。

在WEBENCH可视化编辑器中提供了一个可行解决方案列表，使你能够轻松地对使用不同器件和拓扑的设计进行分类，并在它们之间进行比较。一旦你发现有一个Fly-buck设计能最好地满足你应用的需要，可单击“Open Design”(打开设计)按钮将其打开。

在第二个方法中，你需要确定打算在Fly-Buck设计中使用的器件。比如说，你打算在Fly-Buck设计中使用LM5160。在LM5160产品文件夹中，你将会找到一个专门为这个器件创建的WEBENCH设计工具控制面板(图4)。

在使用这个WEBENCH控制面板时，输入针对你的Fly-Buck设计的输入要求。在打开这个设计之前，确保“Use Isolated Output?”(使用隔离输出吗?)复选框被选中。这样就确保了这个在WEBENCH电源设计工具中创建的设计使用Fly-Buck拓扑，而不是普通的降压拓扑。

图4：使用WEBENCH产品文件夹控制面板使你能够用一个特定器件(比如说LM5160)来创建一个Fly-Buck设计。

在设计被打开后，你可以用优化转盘来优化这个设计，查看设计电路原理图、更改物料清单 (BOM) 窗口中的组件、打印设计报告、甚至与同事分享这个设计(图5)。

图5：WEBENCH工具提供针对你Fly-Buck设计的一个功率耗散值列表，一个完整的BOM和一个电路原理图。

你甚至可以在WEBENCH电源设计工具中运行SPICE仿真。只需单击“Sim”按钮，选择你的仿真类型(稳定状态、输入瞬变、负载瞬变或启动)并单击“Start New Simulation”(启动新仿真)。当仿真完成后，在波形查看器中选择你想要查看的波形(图6)。对于更进一步的设计定制，还提供了WEBENCH电路原理图编辑器。

图6：在WEBENCH电源设计工具中针对一个Fly-Buck设计生成的启动和稳定状态波形

WEBENCH电源设计工具目前在Fly-Buck配置中支持LM5017, LM5018, LM5019, LM25017, LM25018, LM25019, LM5160A和TPS55010，并且计划在未来支持更多的器件。

WEBENCH电源设计工具都使得这些隔离式电源的设计变得快速而又简单。只需几分钟，一个Fly-Buck解决方案就呈现在你的面前，而且在WEBENCH环境内，你可以立即对这个解决方案进行优化、定制和分析。自己动手试一试吧，如有任何问题，请在下方给我们留言。你将会发现，隔离式电源的设计从未像现在这么简单过。