設(shè)計一款具有 COT 的 Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器 - 1

Fly-Buck? 轉(zhuǎn)換器拓撲被公認為是一種多功能的隔離式偏置電源，其在各類應(yīng)用中得到了越來越多的關(guān)注。同步降壓轉(zhuǎn)換器可以配置成 Fly-Buck，但并非所有控制方法都能簡單應(yīng)用于這種拓撲。

如何設(shè)計具有 COT 的穩(wěn)定 Fly-Buck? 轉(zhuǎn)換器 - 1

圖1. 紋波注入網(wǎng)絡(luò)Rr、Cr 和Cac

LM5017 是一款支持恒定導(dǎo)通時間 (COT) 控制的 100V 同步降壓穩(wěn)壓器，特別適合 Fly-Buck。COT 不需要補償網(wǎng)絡(luò)，可簡化 Fly-Buck 設(shè)計，而且 Fly-Buck 的設(shè)計流程與普通降壓設(shè)計或多或少有些相似。LM5017 產(chǎn)品頁面上有很多設(shè)計實例。不過，有個問題還是會被經(jīng)常問起：如何設(shè)計穩(wěn)定的 COT Fly-Buck？答案可能很簡單，但背后的解釋可能則會很復(fù)雜。我們將通過兩篇文章加以說明：本文我們將重點討論技術(shù)分析，第二篇文章則將針對設(shè)計進行逐步指導(dǎo)。

顧名思義，占空導(dǎo)通時間是在給定輸入電壓下進行 COT 控制時的固定常數(shù)。關(guān)斷時間可通過反饋引腳電壓 (Vfb) 紋波來調(diào)制：當 Vfb 低于內(nèi)部參考電壓 (Vref) 時，就會觸發(fā)下一個周期開關(guān)。紋波注入網(wǎng)絡(luò)（如圖 1 所示）通常用來生成 Vfb 紋波，因為它不僅可避免對輸出紋波的依賴，而且還允許將低 ESR 陶瓷電容器用作輸出電容器。注入紋波可仿真電感器電流紋波，其幅值約為：

如何設(shè)計具有 COT 的穩(wěn)定 Fly-Buck? 轉(zhuǎn)換器 - 1

。由于在 Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器中變壓器的磁化電流與降壓穩(wěn)壓器中的三角波形相同，因此設(shè)計 Fly-Buck 的紋波注入網(wǎng)絡(luò)與降壓轉(zhuǎn)換器的相關(guān)設(shè)計相同。

關(guān)斷時間會隨 Vfb 紋波信號變化而變化，以對 COT 控制輸出進行穩(wěn)壓，因此它不能被視為恒定頻率控制系統(tǒng)。在電流模式與電壓模式控制法中將系統(tǒng)近似為非時變的經(jīng)典小信號模型在這里并不適用。這就是為什么 COT 控制的傳輸函數(shù)不能像其它控制法那樣被明確導(dǎo)出的原因所在。在文獻中，描述函數(shù)的方法可用來對 COT 控制進行建模。偏移問題相當復(fù)雜，已超出了本文所討論的范圍，不過通過分析得到的穩(wěn)定性標準可簡化為：。這個不等式不是很直觀，但能看出幾個問題。Rr×Cr 項與注入紋波幅值成反比，說明大量紋波可帶來穩(wěn)定的穩(wěn)壓效果。不過，添加至反饋信號的 AC 紋波會導(dǎo)致不良 DC 漂移，因此應(yīng)使其適當保持為較小值。對于 LM5017 而言，在反饋引腳位置需要最低 25mV 的紋波。此外，從不等式還可以看出，增大電感和輸出電容有助于滿足該標準要求。電感器通常由紋波電流和開關(guān)頻率等其它電源技術(shù)參數(shù)決定，而輸出電容可能更便于調(diào)節(jié)。應(yīng)采用足夠的電容，而且不能忽略 DC 偏置對降低陶瓷電容的影響。

紋波注入網(wǎng)絡(luò)的第三個組件是 AC 耦合電容器 Cac。它可為 FB 引腳旁路生成紋波的 AC 組分，而且它不是一個會對開關(guān)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的重要組件。Cac 和反饋電阻分壓器 RFBT 與 RFBB 可形成高通濾波器，其截止頻率 (Fc) 應(yīng)該足夠低才能讓紋波通過。推薦的 Fc 值可設(shè)定為小于開關(guān)頻率的 1/10，即：

如何設(shè)計具有 COT 的穩(wěn)定 Fly-Buck? 轉(zhuǎn)換器 - 1

。較小的 Cac 有助于獲得更快的瞬態(tài)，建議將 Cac 設(shè)定為小于 Cr。同樣，這里的影響很小，而且 Cac 值在設(shè)計中并不是關(guān)鍵所在。

簡而言之，采用 LM5017 COT 降壓穩(wěn)壓器的 Fly-Buck 設(shè)計可歸結(jié)為三個不等式，用以檢查穩(wěn)定性：

1. 穩(wěn)定性標準：

2. 紋波電壓要求：

3. 紋波 AC 耦合要求：

請注意，Ton(max) 和 Dmax 都發(fā)生在最低 Vin 條件下。在實際 Fly-Buck 設(shè)計中，只有第一個穩(wěn)定性標準是關(guān)鍵項，應(yīng)留出一些裕量。在設(shè)計 Fly-Buck 時，先從紋波注入網(wǎng)絡(luò)的一些初始值開始，對以上三個不等式進行檢查，然后對電路參數(shù)進行相應(yīng)調(diào)節(jié)和迭代。在下一部分中，我們將針對在 Fly-Buck 設(shè)計中實施這些內(nèi)容進行逐步指導(dǎo)。還有什么問題嗎？

參考資料：

EDN：產(chǎn)品指南：Fly-Buck 無需光耦合器即可為降壓電路提供具有良好穩(wěn)壓的隔離式輸出

應(yīng)用手冊《設(shè)計隔離式降壓 (Fly-Buck) 轉(zhuǎn)換器的 AN-2292》

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如何設(shè)計具有COT的穩(wěn)定 Fly-Buck?轉(zhuǎn)換器？

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如何設(shè)計具有COT的穩(wěn)定Fly-Buck轉(zhuǎn)換器

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如何設(shè)計具有COT的穩(wěn)定Fly-Buck轉(zhuǎn)換器第一部分

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如何設(shè)計具有COT的穩(wěn)定Fly-Buck轉(zhuǎn)換器第二部分

作者：Xiang Fang本博客共分兩個部分，第 1 部分我們探討了使 Fly-Buck 設(shè)計穩(wěn)定所需的重要設(shè)計指標。本文我們將介紹如何將這些設(shè)計指標應(yīng)用到 Fly-Buck 電路設(shè)計中，以及這會對轉(zhuǎn)換器

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怎么使用Fly-buck為低電壓、低功耗工業(yè)應(yīng)用供電

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2015-03-23 14:53:06

用于電機驅(qū)動的8輸出隔離型Fly-Buck偏置電源包括BOM及原理圖

。每組正/負電壓軌由單一的變壓器繞組使用電壓分流電路生成。實現(xiàn)了緊湊型解決方案 (62x55mm)。該設(shè)計采用配置為 Fly-Buck 穩(wěn)壓器的 LM5160 同步降壓轉(zhuǎn)換器。初級側(cè)調(diào)節(jié)的優(yōu)勢使電源

2018-09-12 08:50:56

設(shè)計具有COT的穩(wěn)定Fly-Buck?轉(zhuǎn)換器需要考慮哪些指標

Fly-Buck? 轉(zhuǎn)換器拓撲被公認為是一種多功能的隔離式偏置電源，其在各類應(yīng)用中得到了越來越多的關(guān)注。同步降壓轉(zhuǎn)換器可以配置成 Fly-Buck，但并非所有控制方法都能簡單應(yīng)用于這種拓撲。圖 1

2022-11-21 07:16:39

適合于IGBT柵極驅(qū)動器偏置的四路輸出隔離式Fly-Buck電源參考設(shè)計

描述TIDA-00174參考設(shè)計是一款四路輸出隔離式 Fly-Buck 電源，適合于 IGBT 柵極驅(qū)動器偏置。它產(chǎn)生兩組（+16V、-9V）電壓輸出，輸出電流容量為 100mA。正/負偏置電壓用于

2022-09-26 07:54:11

適用于MCU和RS-485的Fly-Buck偏置電源解決方案包含BOM，原理圖及光繪文件

的范圍內(nèi)寬松調(diào)節(jié)。主要特色一個非隔離式 3.3V 輸出，一個隔離式 5V 輸出；Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器設(shè)計；超級緊湊的尺寸，大小只有 26mm x 14.5mm；83% 的峰值效率。LM5017

2018-08-16 06:27:23

適用于PLC應(yīng)用的3輸出隔離式Fly-Buck電源參考設(shè)計

容量，同時還配有集成開關(guān) FET。特性三種隔離式輸出：+15V（電流為 100mA 時）、-15V（電流為 30mA 時）、5V（電流為 17mA 時）Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器設(shè)計、初級側(cè)調(diào)節(jié)、適合多個

2022-09-26 07:22:41

適用于PLC應(yīng)用的4輸出隔離式Fly-Buck電源參考設(shè)計

。通過次級側(cè)的單個變壓器的繞組生成每組電壓軌。實現(xiàn)了緊湊型解決方案 (56x43mm)。該設(shè)計采用配置為 Fly-Buck 穩(wěn)壓器的 LM5017 同步降壓轉(zhuǎn)換器。初級側(cè)調(diào)節(jié)的優(yōu)勢使該電源可以在不使用光

2022-09-22 09:39:41

適用于PLC應(yīng)用的隔離式四路輸出Fly-Buck偏置電源PMP9409包括原理圖,物料清單及光繪文件

2018-08-14 07:34:22

適用于工業(yè)應(yīng)用的低厚度三路輸出隔離式Fly-Buck電源設(shè)計方案

描述PMP10558 參考設(shè)計是一個低厚度、三路輸出隔離式 Fly-Buck 電源，適合于工業(yè)應(yīng)用。該電源包含一個同步降壓穩(wěn)壓器 LM5017 和一個低厚度 (6mm) 變壓器。它根據(jù)變壓器選擇情況

2018-09-12 09:08:24

逆變器中隔離式柵極驅(qū)動器的四輸出Fly-Buck轉(zhuǎn)換器

描述PMP9486 是一款四輸出 Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器，使用 LM5017 穩(wěn)壓器 IC 來驅(qū)動高頻商用或住宅逆變器（例如，太陽能微型逆變器）的直流/交流部分的隔離式驅(qū)動器級（GND wrt 高

2018-11-19 11:57:06

面向 PoE 應(yīng)用的隔離式 Fly-Buck 電源模塊

57V 的輸入電壓和 12V 1A 的輸出功率。該設(shè)計采用配置為 Fly-Buck 穩(wěn)壓器的 LM5160 同步降壓轉(zhuǎn)換器。初級側(cè)調(diào)節(jié)的優(yōu)勢使電源可以在不使用光耦合器和輔助變壓器繞組的情況下調(diào)節(jié)輸出

2015-04-30 14:04:43

開源硬件-PMP10558.6-面向工業(yè)應(yīng)用的薄型三路輸出隔離式 Fly-Buck 電源 - PCB layout 設(shè)計

三路隔離式輸出。LM5017 是一個 100V 寬輸入電壓的 600mA 同步降壓穩(wěn)壓器。此設(shè)計具有 18V 到 30V 的輸入電壓范圍，因而適用于 24V 輸入電壓的工業(yè)應(yīng)用。此 Fly-Buck 可

2007-06-10 09:37:51

開源硬件-PMP10558.5-面向工業(yè)應(yīng)用的薄型三路輸出隔離式 Fly-Buck 電源 - PCB layout 設(shè)計

2007-06-10 09:54:40

155

開源硬件-PMP10558.2-面向工業(yè)應(yīng)用的薄型三路輸出隔離式 Fly-Buck 電源 - PCB layout 設(shè)計

2007-06-10 10:06:06

開源硬件-PMP11052.1-面向 Fly-buck 的 EMI 優(yōu)化布局設(shè)計 PCB layout 設(shè)計

此參考設(shè)計 (PMP11052) 演示了 Fly-buck 設(shè)計的 EMI 性能改進，其中對所有高 di/dt 環(huán)路的布局進行了優(yōu)化，并將該布局與另一個類似降壓轉(zhuǎn)換器布局的布局進行比較。

2008-08-28 11:47:14

開源硬件-PMP10736.1-2.5W 隔離式 Fly-Buck 電源模塊 PCB layout 設(shè)計

PMP10736 參考設(shè)計是一個單隔離輸出 Fly-Buck 電源模塊。這項采用 LM5160 穩(wěn)壓器的 Fly-Buck 設(shè)計為隔離式電源提供簡單的緊湊型解決方案。

2009-07-17 15:55:14

Buck轉(zhuǎn)換器如何工作

電路Buck轉(zhuǎn)換器

油潑辣子發(fā)布于 2023-11-18 11:51:37

在WEBENCH 電源設(shè)計工具中創(chuàng)建一個Fly-Buck? 轉(zhuǎn)換器

電源，而又避免了這么高的設(shè)計復(fù)雜度：它就是Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器。對于那些不熟悉這個拓撲的人來說，Fly-Buck轉(zhuǎn)換器是用一個同步降壓穩(wěn)壓器和耦合電感器繞組創(chuàng)建了隔離式輸出（圖1）。與更加傳統(tǒng)的隔離式電源拓撲相比，這些設(shè)計提

2017-04-18 02:00:11

279

設(shè)計一款具有 COT 的 Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器 - 2

本博客共分兩個部分，第 1 部分我們探討了使 Fly-Buck 設(shè)計穩(wěn)定所需的重要設(shè)計指標。本文我們將介紹如何將這些設(shè)計指標應(yīng)用到 Fly-Buck 電路設(shè)計中，以及這會對轉(zhuǎn)換器工作產(chǎn)生怎樣的影響。

2017-04-18 13:19:07

1546

如何改進 Fly-Buck 拓撲中的隔離式輸出穩(wěn)壓（第 2 部分）

在本 Fly-Buck 拓撲系列博客的第 1 部分，我們介紹了隔離側(cè)二次補償環(huán)路的意圖和理念。本文我們將回顧這種補償電路并展示二次側(cè)穩(wěn)壓的改善效果。

2017-04-18 13:38:11

1404

隔離式電源設(shè)計，什么時候用 Fly-Buck 最好？

有很多應(yīng)用都需要偏置電軌，而且這些電軌必須與主電源隔離。工程師一直使用各種方案生成這些電軌，包括反激式轉(zhuǎn)換器、帶變壓器的低側(cè)或推挽式驅(qū)動器、隔離式模塊或者專有集成型解決方案等。Fly-Buck

2017-04-18 13:43:48

5797

Fly-Buck 改進的隔離式輸出穩(wěn)壓設(shè)計（第一部分）

過去幾年，各種工業(yè)應(yīng)用設(shè)計人員對 Fly-Buck 拓撲產(chǎn)生了濃厚的興趣。與更多常見隔離式拓撲相比，Fly-Buck 隔離式拓撲可提供更低成本的替代解決方案。本博客系列共有兩篇文章。在第一篇中，我們不僅將簡單介紹反激式拓撲的工作原理，而且還將提供一種用于改進隔離式輸出穩(wěn)壓的簡單設(shè)計方案。

2017-04-18 14:06:11

9050

關(guān)于 Fly-Buck 轉(zhuǎn)換器 PCB 布局方法

2017-04-18 14:51:11

2086

Fly-Buck轉(zhuǎn)換器加快隔離式電源軌設(shè)計方案解析

初級側(cè)電源軌。與低功率級相比，其中涉及的工作量、復(fù)雜度、解決方案尺寸、以及成本都過高。這份白皮書將為您介紹：Fly-Buck轉(zhuǎn)換器可通過設(shè)計簡單，容易使用，成本劃算的方式生成多個隔離式電源軌。本文給出了不同應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)

2017-11-10 15:39:06

Fly-Buck拓撲的基本工作原理與選擇

隔離式直流/直流 Fly-Buck? 轉(zhuǎn)換器只需使用少量現(xiàn)成的外部組件即可輕松生成隔離式正負電源。這一靈活的拓撲結(jié)構(gòu)不必像傳統(tǒng)的反激式轉(zhuǎn)換器那樣需要光耦合器，因此帶來了尺寸更小且成本更優(yōu)化的隔離式解決方案。

2020-05-29 11:15:00

5851

Fly-buck變換器及同步升壓降壓控制器的特點及應(yīng)用分析 (1)

新一代Fly-buck變換器及同步升壓降壓控制器的介紹 (1)

2019-04-28 06:15:00

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關(guān)于用Fly-Buck轉(zhuǎn)換器加快隔離式電源軌的方案設(shè)計

為了保持良好穩(wěn)壓，Fly-Buck轉(zhuǎn)換器的占空比應(yīng)該保持在50%以下 (D < ?)。這就為Fly-Buck轉(zhuǎn)換器的實際使用設(shè)定了一個最大輸出功率限值。在較低的輸入電壓下，可用功率隨著輸入電壓呈線性增加。在較高輸入電壓下，功率輸出受到部件的最大電流能力和輸出電壓的限制。

2019-08-26 10:10:55

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