Fly-Buck 變壓器是不是“新型”反激式變壓器？

在擔(dān)任 Wurth Electronics Midcom 一名設(shè)計與現(xiàn)場應(yīng)用工程師的過去幾年間，我一直都在與各種工程師合作開發(fā)定制變壓器。在定制磁性元件領(lǐng)域，它有時被賦予“黑色魔法”的綽號，原因就在于它的復(fù)雜性以及多種機電參數(shù)的相互依存性。變壓器主要用于電源變換與隔離。在我所見超過 90% 的情況下，電子產(chǎn)業(yè) 100W 以下隔離式轉(zhuǎn)換器的最常用 SMPS 拓撲是反激式。這是一款當(dāng)前業(yè)界的普及型拓撲，其可用于不同的導(dǎo)通模式，例如連續(xù)、不連續(xù)和邊界。反激式轉(zhuǎn)換器以設(shè)計簡單、尺寸小、高穩(wěn)定性與高效率著稱。

在設(shè)計低功率隔離式產(chǎn)品時（例如電信、工業(yè)控制、電表、可編程邏輯電路 (PLC) 等領(lǐng)域使用的偏置電源），我一般推薦反激式拓撲。如果可以使用低功率等級的 3.3V 及 5V 隔離式電源，我會推薦TI 的小型SN6501推挽式解決方案。業(yè)界使用的最常見非隔離式拓撲是降壓，與反激式拓撲相比，它具有尺寸、成本以及穩(wěn)壓便捷的優(yōu)勢。但非常可惜的是，它不是隔離式拓撲。那為什么不把兩種方案的優(yōu)勢結(jié)合起來，將隔離式反激與降壓拓撲的小尺寸和易于穩(wěn)壓的優(yōu)勢進行完美結(jié)合，建立一款 Fly-Buck? 拓撲呢！該拓撲源自同步降壓拓撲，可為初級電感器添加耦合隔離繞組。當(dāng)設(shè)計多輸出隔離式電源時，F(xiàn)ly-Buck 轉(zhuǎn)換器更易于設(shè)計、尺寸更小、效率更高。

Fly-Buck 變壓器設(shè)計與反激式變壓器相比并沒有太大的區(qū)別。初級繞組是經(jīng)過穩(wěn)壓的輸出繞組。初級繞組的設(shè)計與降壓拓撲中使用的電感器設(shè)計一樣簡單，而且類似于反激式變壓器中的穩(wěn)壓二級繞組。電感值的計算與降壓拓撲所用的計算方法相同，其中包括紋波電流、輸入電壓與開關(guān)頻率。標準變壓器設(shè)計理論的匝數(shù)比可用來計算未穩(wěn)壓二級繞組上的二級匝數(shù)。不同繞組間的耦合是在所有層之間實現(xiàn)平穩(wěn)交叉穩(wěn)壓的關(guān)鍵，可最大程度減少漏電感及其相關(guān)問題，提高變壓器效率。

設(shè)計的難點部分在于需要額外關(guān)注峰值電流。峰值電流會影響磁芯飽和與均方根電流，導(dǎo)致熱效應(yīng)。峰值電感電流不僅包含初級繞組電流，而且還包含所有輸出的反射電流與最大峰至峰紋波電流。

Wurth Electronics Midcom 與 TI 合作開發(fā)了用于 TILM5017多輸出 Fly-Buck 解決方案的三個變壓器系列。該參考設(shè)計具有從幾伏到 100V 的寬泛輸入電壓，可充分滿足各種應(yīng)用需求。該設(shè)計包含兩個雙輸出變壓器和一個四輸出變壓器，可滿足 +/-5V 和 +/-15V 的典型輸出電壓需求。該設(shè)計最吸引人的地方是為設(shè)計人員提供的多功能特性。它有助于設(shè)計人員根據(jù)需要、功率等級以及應(yīng)用情況使用另一個雙輸出或四輸出變壓器替換一個雙輸出變壓器。閱讀 Planet Analog 中的文章《產(chǎn)品指南：Fly-Buck 無需光耦器即可為降壓拓撲添加具有良好穩(wěn)壓的隔離式輸出》。

目前，還沒有可用來設(shè)計 Fly-Buck 變壓器的計算器，但對于始終強調(diào)小尺寸、高功率密度以及多輸出特性的低功率隔離 DC/DC 應(yīng)用而言，F(xiàn)ly-Buck 轉(zhuǎn)換器無疑可提供優(yōu)于普及型反激式拓撲的眾多優(yōu)勢。點擊這里，觀看有關(guān)該技術(shù)的視頻。