Fly-Buck 拓?fù)渲懈綦x式輸出穩(wěn)壓的改進(jìn)方法

過去幾年，各種工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)人員對(duì) Fly-Buck拓?fù)洚a(chǎn)生了濃厚的興趣。與更多常見隔離式拓?fù)湎啾龋?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/Fly-Buck">Fly-Buck 隔離式拓?fù)淇商峁└统杀镜奶娲鉀Q方案。本博客系列共有兩篇文章。在第一篇中，我們不僅將簡(jiǎn)單介紹反激式拓?fù)涞墓ぷ髟?，而且還將提供一種用于改進(jìn)隔離式輸出穩(wěn)壓的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)方案。

Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器源自一種同步降壓轉(zhuǎn)換器，采用耦合電感器或反激式變壓器替代輸出濾波器電感器。盡管 Fly-Buck 拓?fù)錇槿藗兯延幸欢螘r(shí)間，但到了 LM5017 等集成型高電壓同步 COT 穩(wěn)壓器推出后，由于無(wú)需任何外部補(bǔ)償，才簡(jiǎn)化了其使用。現(xiàn)在我們可以看到，這種拓?fù)湟褟V泛應(yīng)用于 PoE (33VIN-57VIN)、電信 (48 VIN) 以及其它隔離式偏置應(yīng)用領(lǐng)域。

如圖 1 所示，基本 Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器可對(duì)一次輸出進(jìn)行穩(wěn)壓，而二次隔離式輸出可“跟隨”穩(wěn)壓后的一次輸出。額定二次輸出電壓的計(jì)算公式為：

其中，N1/N2 是變壓器的匝數(shù)比，VF 是二次整流二極管的正向偏置壓降。

圖 1. 支持一次及隔離式輸出的 Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器

二次穩(wěn)壓可受到多種因素影響，其中包括輸入輸出電壓占空比、變壓器漏電感、電源傳輸(關(guān)斷時(shí)間 TOFF 下)過程中電流循環(huán)路徑的電阻下降，以及二極管正向壓降隨溫度及正向電流 IF 的變化等。與主動(dòng)控制的一次輸出電壓相比，所有這些因素可降低二次輸出穩(wěn)壓性能。在一些應(yīng)用中，在線路電壓及負(fù)載電流范圍內(nèi)對(duì)隔離式輸出進(jìn)行穩(wěn)壓，通常要比圖 1 所示電路所能實(shí)現(xiàn)的嚴(yán)格得多。

基于 LM5017 的完整 Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器電路如圖 2 所示。在該原理圖中，用來(lái)保持 12V 額定穩(wěn)壓一次電壓的 RFB2 的典型值為 8.25k。RFB2 和 RFB1 的典型值可以根據(jù) 1.225V 下的 VFB 引腳電壓典型值以及相對(duì)應(yīng)的分壓器電路 (RFB2//RFB1) 輕松得出。[2] 中給出的應(yīng)用圖能夠更詳細(xì)地說明該計(jì)算。

圖 2. 基于 LM5017 的 Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器電路，沒有基于光耦合器的穩(wěn)壓電路

采用這種配置，一次輸出電壓得到了極好的穩(wěn)壓，能夠達(dá)到預(yù)期效果，但我們可以觀察到二次輸出電壓因二次負(fù)載電流而產(chǎn)生的穩(wěn)壓?jiǎn)适?，如圖 3 所示。從圖 3 還可以看到，隨著線路電壓的升高，二次輸出電壓更加偏離了 5V 的額定二次輸出電壓。

圖 3. LM5017 隔離式輸出電壓穩(wěn)壓

要改善該隔離式輸出電壓的穩(wěn)壓?jiǎn)栴}，在這里也可使用一個(gè)可重復(fù)的簡(jiǎn)單解決方案。該設(shè)計(jì)包括一直用于許多其它隔離式拓?fù)涞膶Ｓ梅答佈a(bǔ)償電路。用戶只需使用一款光耦合器及并聯(lián)穩(wěn)壓器 LM431A，即可設(shè)計(jì)可對(duì)二次側(cè)進(jìn)行穩(wěn)壓的簡(jiǎn)單隔離式補(bǔ)償電路。我們將在本博客系列的第二篇文章中討論該補(bǔ)償電路及效果。