Fly-Buck 變壓器是不是“新型”反激式變壓器？

在擔任 Wurth Electronics Midcom 一名設計與現場(chǎng)應用工程師的過(guò)去幾年間，我一直都在與各種工程師合作開(kāi)發(fā)定制變壓器。在定制磁性元件領(lǐng)域，它有時(shí)被賦予“黑色魔法”的綽號，原因就在于它的復雜性以及多種機電參數的相互依存性。變壓器主要用于電源變換與隔離。在我所見(jiàn)超過(guò) 90% 的情況下，電子產(chǎn)業(yè) 100W 以下隔離式轉換器的最常用 SMPS 拓撲是反激式。這是一款當前業(yè)界的普及型拓撲，其可用于不同的導通模式，例如連續、不連續和邊界。反激式轉換器以設計簡(jiǎn)單、尺寸小、高穩定性與高效率著(zhù)稱(chēng)。

在設計低功率隔離式產(chǎn)品時(shí)（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(huì )推薦TI 的小型SN6501推挽式解決方案。業(yè)界使用的最常見(jiàn)非隔離式拓撲是降壓，與反激式拓撲相比，它具有尺寸、成本以及穩壓便捷的優(yōu)勢。但非?？上У氖?，它不是隔離式拓撲。那為什么不把兩種方案的優(yōu)勢結合起來(lái)，將隔離式反激與降壓拓撲的小尺寸和易于穩壓的優(yōu)勢進(jìn)行完美結合，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。當設計多輸出隔離式電源時(shí)，Fly-Buck 轉換器更易于設計、尺寸更小、效率更高。

Fly-Buck 變壓器設計與反激式變壓器相比并沒(méi)有太大的區別。初級繞組是經(jīng)過(guò)穩壓的輸出繞組。初級繞組的設計與降壓拓撲中使用的電感器設計一樣簡(jiǎn)單，而且類(lèi)似于反激式變壓器中的穩壓二級繞組。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(kāi)關(guān)頻率。標準變壓器設計理論的匝數比可用來(lái)計算未穩壓二級繞組上的二級匝數。不同繞組間的耦合是在所有層之間實(shí)現平穩交叉穩壓的關(guān)鍵，可最大程度減少漏電感及其相關(guān)問(wèn)題，提高變壓器效率。

設計的難點(diǎn)部分在于需要額外關(guān)注峰值電流。峰值電流會(huì )影響磁芯飽和與均方根電流，導致熱效應。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(kāi)發(fā)了用于 TILM5017多輸出 Fly-Buck 解決方案的三個(gè)變壓器系列。該參考設計具有從幾伏到 100V 的寬泛輸入電壓，可充分滿(mǎn)足各種應用需求。該設計包含兩個(gè)雙輸出變壓器和一個(gè)四輸出變壓器，可滿(mǎn)足 +/-5V 和 +/-15V 的典型輸出電壓需求。該設計最吸引人的地方是為設計人員提供的多功能特性。它有助于設計人員根據需要、功率等級以及應用情況使用另一個(gè)雙輸出或四輸出變壓器替換一個(gè)雙輸出變壓器。閱讀 Planet Analog 中的文章《產(chǎn)品指南：Fly-Buck 無(wú)需光耦器即可為降壓拓撲添加具有良好穩壓的隔離式輸出》。

目前，還沒(méi)有可用來(lái)設計 Fly-Buck 變壓器的計算器，但對于始終強調小尺寸、高功率密度以及多輸出特性的低功率隔離 DC/DC 應用而言，Fly-Buck 轉換器無(wú)疑可提供優(yōu)于普及型反激式拓撲的眾多優(yōu)勢。點(diǎn)擊這里，觀(guān)看有關(guān)該技術(shù)的視頻。