降壓轉換器和Fly-Buck轉換器設計技巧

同步降壓轉換器已作為隔離式偏置電源在通信及工業(yè)市場得到認可。隔離式降壓轉換器或者通常所謂的 Fly-Buck? 轉換器，采用一個耦合電感器代替降壓轉換器電感器，用以創(chuàng)建隔離式輸出以及非隔離式降壓輸出。每個隔離式輸出只需一個繞組、一個整流器二極管和一個輸出電容器。可使用這種拓撲以低成本的簡單方式生成多個半穩(wěn)壓隔離式或非隔離式輸出。

降壓轉換器和 Fly-Buck 轉換器中存在一些主要電流差別。我們對降壓轉換器中的開關電流環(huán)路已經很熟悉了，如圖 1 所示。包含輸入旁路電容器、VIN 引腳、高低側開關以及接地返回引腳的輸入環(huán)路承載著開關電流。該環(huán)路應針對靜音工作進行優(yōu)化，達到最小跡線長度與最小環(huán)路面積。包含低側開關、電感器、輸出電容器以及接地返回路徑的輸出環(huán)路實際上承載著低紋波 DC 電流。雖然為實現(xiàn)低 DC 壓降、低損耗和低穩(wěn)壓誤差而讓所有電流路徑盡量最短非常重要，但該環(huán)路的面積并不像輸入電流環(huán)路那么重要。

圖 1. 降壓轉換器中的電流環(huán)路。VIN 環(huán)路為高 di/dt 環(huán)路。

Fly-Buck 轉換器的一次側看上去與降壓轉換器類似，如圖 2 所示。這里的 VIN 環(huán)路與降壓轉換器一樣，也是高 di/dt 環(huán)路。然而，VOUT1 環(huán)路的電流與降壓轉換器有很大不同。除了一次電感器磁化電流外，該環(huán)路還包含來自二次繞組的反射電流。反射電流只含有其路徑中耦合電感器的漏電感，因此 di/dt 明顯高于電感器磁化電流。所以盡量減小 VOUT1 環(huán)路的環(huán)路面積也非常重要。同樣的道理，包含二次電感器繞組、整流器二極管以及二次輸出電容器的二次輸出環(huán)路也需要最小化，因為里面有高 di/dt 電流流過。

圖 2. Fly-Buck 轉換器在一次側有兩個高 di/dt 環(huán)路。所有二次環(huán)路都是高 di/dt。

在布局 Fly-Buck 轉換器時還需要記?。憾卫@組也有一個開關節(jié)點。該二級開關節(jié)點 (SW2) 是高 dv/dt 節(jié)點，支持 VIN*N2/N1 的電壓轉換。因此，通常要讓 SW2 跡線面積較小，才能防止其發(fā)出噪聲。

圖 3 是融合本文指導內容的布局實例。與開關節(jié)點面積一樣，一二次側的高 di/dt 環(huán)路也可以進行最小化。

圖 3.基于 LM5017 的 Fly-Buck 布局可對 di/dt 環(huán)路和高 di/dt SW1,2 節(jié)點面積進行最小化。