許多應用需要簡單，廉價的隔離電源作為偏置，由輸入電壓高達100 V產生。傳統上，這種隔離偏置電源是使用多種方案生成的。其中之一是反激式DC/DC轉換器，其通常利用具有匝數比的非對稱變壓器用于初級和次級繞組，以及光耦合器或輔助繞組用于反饋調節。實際上，這種反激式轉換器還必須采用復雜的補償技術來保證穩定性。因此，傳統的反激式轉換器并不簡單，需要更多的元件和空間，而且成本更高。

另一種方法是隔離降壓或快速降壓DC/DC轉換器，同步降壓轉換器帶有耦合電感繞組。根據德州儀器的應用報告1“設計隔離降壓（Fly-buck）轉換器”，fly-buck是低功耗隔離輸出的更好選擇，特別是當功率水平低于15時事實上，TI的應用報告表明其Fly-buck是一種經濟高效的解決方案，用于產生低于15 W的多輸出偏置電源。由于Fly-buck使用具有耦合電感器繞組的同步降壓轉換器來創建隔離輸出，變壓器較小，在初級和次級匝數比方面更好地匹配。此外，由于次級輸出緊密跟蹤初級輸出電壓，因此Fly-buck消除了光耦合器或輔助繞組。

Fly-buck拓撲

從根本上講，如圖1所示，通過用耦合電感或反激式替換同步降壓轉換器中的輸出濾波電感來創建一種fly-buck拓撲型變壓器X1。該變壓器次級繞組上的電壓使用二極管D1和電容器COUT2進行整流。如參考文獻1中所討論的，可以擴展Fly-buck拓撲以生成多個隔離的輔助輸出。

圖1 ：典型的fly-buck轉換器拓撲。

本質上，fly-buck的初級輸出電壓VOUT1類似于降壓轉換器，如下所示：

類似地，次級輸出電壓VOUT2如下：

其中VF是前鋒 - 次級整流二極管的電壓降，N1和N2分別是變壓器X1的初級和次級繞組的匝數。如公式（2）所示，次級輸出（VOUT2）緊密跟蹤初級輸出電壓（VOUT1），無需額外的變壓器繞組或光耦合器，用于跨越隔離邊界的反饋。

另外，如參考文獻1中所述，TON是高側開關Q1導通而低側開關Q2截止的時間。類似地，TOFF是低側開關Q2導通且Q1截止的時間。在TON期間，次級繞組中的電流為零，因為次級二極管通過等于VIN×N2/N1的電壓反向偏置。初級繞組中的電流與磁化電流相同，類似于降壓轉換器電感。兩個繞組中的電流計算在參考文獻1中詳細介紹。

實現拓撲

現在可以輕松實現圖1所示的拓撲結構使用傳統的同步降壓穩壓器，如TI的LM5017，其中包括緊湊型封裝中的高端和低端MOSFET，如WSON-8和PowerPAD-8。由于LM5017采用恒定導通時間控制方案，因此無需環路補償，可提供出色的瞬態響應，并能夠處理高降壓比。該降壓穩壓器的額定輸入范圍為7.5 V至100 V.

使用LM5017的典型隔離式Fly-buck DC/DC轉換器如圖2所示。它是一個雙輸出電路，帶有10V作為初級輸出電壓VOUT1以及次級輸出電壓VOUT2。在此設計中，主負載電流為100 mA，而次級負載電流為200 mA。開關頻率為750 kHz。

圖2：基于TI 100 V同步降壓穩壓器LM5017的典型隔離式Fly-buck DC/DC轉換器。

參考文獻1中給出了這種雙輸出隔離式Fly-buck DC/DC轉換器的元件計算。基于上述規范，該參考電壓為基于LM5017的Fly-buck轉換器提供元件值。這些值在基于LM5017的隔離式Fly-buck DC/DC轉換器原理圖中實現，如圖3所示。該參考還提供了圖3中Fly-buck電路的測量實驗效率結果，如圖4所示。 。

圖3：完整的原理圖，包含基于LM5017的隔離式Fly-buck DC/DC轉換器的元件值。

圖4：基于LM5017的隔離式Fly-buck的實驗效率性能，具有10 V輸出和750 kHz開關頻率。

觀察到當輸入電壓較低時，Fly-buck轉換器的效率較高，這相當于較小的降壓比。隨著輸入電壓的增加，效率開始顯著下降，因為降壓比增加，這導致更高的轉換損耗。相比之下，隨著輸入電壓的升高，低負載到滿負載的效率變化也會增加。因此，當輸入電壓高達72 V時，低負載時的效率下降更加明顯。

對于要求輸出電壓略低且輸出電流能力更高的應用，TI提供LM5160A，同步降壓轉換器，輸入電壓范圍為4.5至65 V，最大負載電流為1.5 A. LM5160A集成了高側和低側MOSFET，內置恒定導通時間控制方案，無需環路補償，支持高降壓比和快速瞬態響應。

簡而言之，對于來自各種輸入電壓的低功耗，多輸出隔離降壓DC/DC轉換器解決方案，當非常嚴格的調節時，飛降降壓轉換器是更好的選擇。對于穩壓輸出電壓并不重要，但簡單性，成本和電路板空間對于應用至關重要。

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