Fly-Buck 拓扑实现隔离式反激与降压拓扑稳压、小尺寸完美结合

在担任 Wurth Electronics Midcom 一名设计与现场应用工程师的过去几年间，我一直都在与各种工程师合作开发定制变压器。在定制磁性元件领域，它有时被赋予“黑色魔法”的绰号，原因就在于它的复杂性以及多种机电参数的相互依存性。变压器主要用于电源变换与隔离。在我所见超过 90% 的情况下，电子产业 100W 以下隔离式转换器的最常用 SMPS 拓扑是反激式。这是一款当前业界的普及型拓扑，其可用于不同的导通模式，例如连续、不连续和边界。反激式转换器以设计简单、尺寸小、高稳定性与高效率著称。

在设计低功率隔离式产品时（例如电信、工业控制、电表、可编程逻辑电路 (PLC) 等领域使用的偏置电源），我一般推荐反激式拓扑。如果可以使用低功率等级的 3.3V 及 5V 隔离式电源，我会推荐TI 的小型 SN6501 推挽式解决方案。业界使用的最常见非隔离式拓扑是降压，与反激式拓扑相比，它具有尺寸、成本以及稳压便捷的优势。但非常可惜的是，它不是隔离式拓扑。那为什么不把两种方案的优势结合起来，将隔离式反激与降压拓扑的小尺寸和易于稳压的优势进行完美结合，建立一款 Fly-Buck™ 拓扑呢！该拓扑源自同步降压拓扑，可为初级电感器添加耦合隔离绕组。当设计多输出隔离式电源时，Fly-Buck 转换器更易于设计、尺寸更小、效率更高。

Fly-Buck 变压器设计与反激式变压器相比并没有太大的区别。初级绕组是经过稳压的输出绕组。初级绕组的设计与降压拓扑中使用的电感器设计一样简单，而且类似于反激式变压器中的稳压二级绕组。电感值的计算与降压拓扑所用的计算方法相同，其中包括纹波电流、输入电压与开关频率。标准变压器设计理论的匝数比可用来计算未稳压二级绕组上的二级匝数。不同绕组间的耦合是在所有层之间实现平稳交叉稳压的关键，可最大程度减少漏电感及其相关问题，提高变压器效率。

设计的难点部分在于需要额外关注峰值电流。峰值电流会影响磁芯饱和与均方根电流，导致热效应。峰值电感电流不仅包含初级绕组电流，而且还包含所有输出的反射电流与最大峰至峰纹波电流。

Wurth Electronics Midcom 与 TI 合作开发了用于 TI LM5017 多输出 Fly-Buck 解决方案的三个变压器系列。该参考设计具有从几伏到 100V 的宽泛输入电压，可充分满足各种应用需求。该设计包含两个双输出变压器和一个四输出变压器，可满足 +/-5V 和 +/-15V 的典型输出电压需求。该设计最吸引人的地方是为设计人员提供的多功能特性。它有助于设计人员根据需要、功率等级以及应用情况使用另一个双输出或四输出变压器替换一个双输出变压器。阅读 Planet Analog 中的文章《产品指南：Fly-Buck 无需光耦器即可为降压拓扑添加具有良好稳压的隔离式输出》。

目前，还没有可用来设计 Fly-Buck 变压器的计算器，但对于始终强调小尺寸、高功率密度以及多输出特性的低功率隔离 DC/DC 应用而言，Fly-Buck 转换器无疑可提供优于普及型反激式拓扑的众多优势。点击这里，观看有关该技术的视频。