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电源技巧:为Fly-Buck转换器挑选正确的匝数比

有时候,您会遇到需要从宽泛输入电源获得简单、低功耗隔离式输出电压的情况。这时,稳压可能并不重要,重要的是成本和电路板空间。满足这些

有时候,您会遇到需求从广泛输入电源取得简略、低功耗阻隔式输出电压的状况。这时,稳压或许并不重要,重要的是本钱和电路板空间。满意这些需求的杰出解决方案是Fly-Buck电源,这仅仅一款带耦合绕组的降压稳压器

稳压的完结办法是在低侧一次开关敞开时对耦合电感器的二次绕组进行整流。这可将一个电压反射给二次绕组,计算办法是用降压输出电压乘以耦合电感器匝数比。

图1展现了Fly-Buck电路的简略程度。在该规划中,同步降压电源开关包含在操控IC内,只需几个分立部件和一个变压器就可完结规划。成功规划的真实窍门在于耦合电感器的标准或挑选。特别需求构建对匝数、漏电感和磁化电感的要求。

图1:Fly-Buck是供给稳压、阻隔式输出的简略办法。

在图1所示电路中,变压器的匝数比由一次及二次输出电压确认。它将仅仅一二次电压之比与二极管(D1)电压限值及任何绕组电阻压降限值之和。在这种状况下,需求了解一次输出电压与最小输入电压之间的联系。明显,该降压无法供给比输入高的输出电压。假如这两个值太接近了,电路或许就没有正常作业。您或许会遭到最大操控占空比约束,由于输出电压大约便是占空比与输入的乘积。

第二个应战是极高占空系数下的电路作业问题,此刻电流会变得十分高。这些高电流或许由电荷守恒及根本电路作业所造成的。从电荷守恒来看,输出电容器只在开关节点为低时充电。在该周期剩下的时刻里,它会供给负载电流。电荷均匀贮存公式为:

其间Icharge/Iout与D比照标绘。在占空系数大于75%时,该比值大于3,并随占空系数的增大而敏捷攀升。高电流可对二次输出稳压发生影响。二极管导电时,耦合电感器可将一个反射的一次输出电压供给给耦合电感器漏电感、串联寄生电阻以及输出滤波器电容器的串联组合。

漏电感会对图3底部线迹所示的二次电流波形发生激烈影响,这将影响稳压。漏电感可决定二次绕组中电流上升的速度。假如只要少数漏电感,电流会快速上升到较高值,快速为输出电容器充电。跟着电感添加,电流上升速度会减慢,这不只会导致供给给输出%&&&&&%器的电荷削减,并且还会导致输出电压下降。

图3:漏电感会对充电电流波形发生激烈影响(绿色=10nH,赤色=100nH,蓝色=1uH)。

图4是经过仿真得到的漏电感对二次输出稳压的影响。该图是根据占空系数与漏电感标绘出的一次输出电压与二次输出电压曲线。这儿选用的是1:1变压器,支撑2.5uH的一次电感和总量改变的漏电感。输入电压是5V。一次电流为1A,二次电流为0.2A。

图4:漏电感是稳压杀手。

第一条曲线是一次输出电压,占空系数与输出电压呈线性联系。其它曲线显现,二次输出电压并非呈线性。

有两个要素可下降二次稳压功能。在左边占空系数较低的当地,二次输出电压大约比一次电压小一个二极管压降。这可经过同步整流改进。在右侧占空系数较高的当地,较短的传导时刻会增大峰值电流,并且漏电感的影响也会明显增大。

假如有很多的漏电感,在占空系数高于50%或许输入输出比为2:1时,该电路或许无法运用。假如漏电感很少,那在占空系数高达75%或输入输出比为1.33:1时,电路仍能杰出作业。假如漏电感极小,该电路则可杰出支撑高达83%的占空系数或1.2:1的电压比。应该留意,高占空系数的峰值和RMS或许都会十分高,如图2所示。寄生现象会对这些值发生激烈影响,了解它们的最简略办法是仿真。

总归,Fly-Buck是完结简略阻隔式偏置电压的快捷之选,但在考虑高占空比运行时需求慎重。峰值电流或许会变得十分高。您可经过操控漏电感来添加占空系数,可是任何高于80%的状况很或许都不切实际。请重视下一个《电源技巧》,到时咱们将讨论开关电源中的电磁搅扰(EMI)留意事项。

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