15 Flybuck变换器

这章呢我们和大家介绍一下我们 FlyBuck 变换器 FlyBuck 呢 它是一个从 Buck 变换器衍生出来的一个隔离的拓扑 那么它的跟 Buck 的一个主要区别 就是说它用了一个带耦合的一个耦合电感 或者是用了一个小变压器 来替代我们的一个 Buck 的一个输出电感 那么因为使用了那个变压器的那个耦合之后呢 我们这个FlyBuck 变换器呢 它可以实现一个升压或者降压的一个变化 那么我们可以通过改变那个原、副边的那个绕组的匝比 来实现那个升压或者降压 同样的话就说我们如果 改变这个副边绕组的一个同名端的一个结构方式 那么我们也可以很轻松地实现一个把输出电压 就是反向的一个功能 那么这个这种 FlyBuck 的应用呢 就比较适用于一些功率比较小的电路 同样呢就是说如果像这个电路呢 有一些那个隔离的需求 或者是有时候会需要有一个负电压的输出的时候 那么用我们这个 FlyBuck 会比较合适 那么如果有的应用里面呢 它会需要有几路的输出电压 比如说有一路是要输出5V 一路要输出3.3V 这种应用的话 那么我们可以 通过在副边增加多路的绕组 来实现一个多路的一个输出结构 然后呢 像这种我们这个 FlyBuck 的控制方式呢 依然是跟我们的 Buck 是比较类似的 我们呢在做一个输出电压调整的时候呢 只需要调节我们那个主输出 就是跟原边的那个 我们的输入端 是在同一边的那个那一路的主输出 就可以来实现达到 我们整个的那个调整整个电路输出的一个方法 所以说这种方法呢 就可以节省了一些那个采样副边电压的 一些那个隔离的一些器件的一个成本 那么根据它的那个 FlyBuck 的一个工作模式呢 它那个正向的一个激磁的一个回路的话 跟 Buck 比较类似 依然是就是说 在当主管开通的时候 我们的输入电压 会通过那个上管以及那个输出的一个电感以及输出 来形成一个激磁的回路 但是呢一个区别在于 就是说它那个在续流的这个阶段 续流的阶段呢 它会有两个部分 一个部分呢就是跟 Buck 类似 依然是那个主回路那个由输出呢 反向呢像那个我们的输出电感 做一个续流的回路 那么另外一个续流回路呢 就是我们的辅助的那个绕组 就是副边那个绕组里面呢 它会有形成一个反极性电流 那么这个反极性电流呢 它同时呢也是一个作为一个去磁的一个部分 所以说在这种情况下呢 我们的那个 FlyBuck 的那个输入端 输入端呢它跟 buck 类似 就是它那个输入电流呢 依然会有一个比较大的一个脉冲式的电流 那么在它那个辅助绕组的输出端呢 它用的是一个反激的绕组的输出呢 就是说它那块的输出呢 也是会有一个很大的一个脉冲电流 所以说我们在这一块做一个滤波器设计的时候 需要考虑到这两块的一个参数的设置 同样呢如果是考虑到这个管子的应力来看呢 我们的 FlyBuck 它的主开关管它的应力呢 就跟 Buck 是一样的 它是最大的那个脉冲电压的平台 它只会是一个输入的电压 但是呢我们在那个辅助绕组上 就是辅助绕组那个整流管的那个 二极管产生的那个耐压的话 就需要考虑到那个它上面的耐压呢 会有一个由我们的那个输出电压 通过那个整个变压器 耦合过去的一个折射值 然后再加上它自身的一个输出电压 然后叠加起来的一个电压 所以说我们这一点在做一个考虑的时候 需要考虑到就是 那个电压与一个它自己输出的一个叠加 那么在考虑它本身的耐压 是需要考虑到这一点的 所以说在这一块呢 我们这个 FlyBuck 的话 它能量呢它依然是一个类似于 Buck 的模式 就是一个正向的一个传递的一个方式 那么有一点需要着重特别强调的是 我们这个 FlyBuck 它因为有时候那个输出端 它那个就是比如说辅助绕组那一端 或者是副边绕组那一端呢 它输出的那个电流 有可能它会折射到原边来 它那个电流呢实际上就是一个负向的一个电流 那么当那个原边那个负载比较重的时候 那么它这个电流折射到原边来看呢 就可能在原边出现一个负向的一个电流 所以说我们必须要保证 FlyBuck 它的那个 SR 就是说它的下管 它的下管的那个驱动 必须要是一个同步整流的一个管子 而不是一个二极管 这样子就是 为了能够使我们这个 FlyBuck 还能够 流过一个负向的一个电流 从而保证那个它所有的绕组都可以正常工作 那么这里呢是一个 FlyBuck 的一个整体的电路图 我们首先不要看上面这一块 那个副边这个绕组 这个电路图 我们看这一块 这一块就是一个典型的一个 Buck 电路 那么这个 Buck 电路的话 可以从那个输入端 如果是 Q1 导通的时候 激磁这个回路的话 跟 Buck 电路是完全一样的 由输入通过 Q1 然后向输出的那个 Np 这里 然后再经过 Co1 这里 形成一个激磁的一个回路 那么当那个 Q1 关断的时候 Q2 需要导通 那么会形成一个续流的回路 所以我们对于这个 VCo1 来说 它其实就是跟 Buck 的那个是完全一样的 所以在按照我们这个工作模式的一个分析呢 我们就可以得到那个 VCo1 它的这上面电压呢 就是 Vout1 那么它的电压就是跟 Buck 的表达式是一致的 也就是说 输入电压乘以这个 Q1 的一个占空比就可以得到了 那么我们需要考虑到在这一点上 就是说当我们的主开关管开通的时候 我们在这里会产生一个左负右正的一个激磁电压 就是说这里会通过原边向副边耦合过来 那么我们考虑到 Vds 上它的那个耐压的话 就需要把这一块给加进来 就像我们刚刚提到的它需要 把这个电压然后加上输出端电压加起来 才是它 D1 上在我们 Q1 导通的时候的 一个反向的一个耐压平台值 这是我们在考虑 D1 耐压的时候需要注意的一个要点 那么到了如果是 Q1 关断了的时候的一个激磁回路 接下来的话我们有两个 就像刚刚我们提到的第一个回路呢 就是由主开关管这一路呢它关断之后呢 由 Q2 它会形成一个续流的回路 跟 Buck 是比较类似的 由输出呢通过这里 Q2 形成一个续流回路 那么在副边这个绕组这里呢 会产生一个另外的一个激磁的一个电流 那么就是从它那个电压呢 因为我们在 Q1 导通的时候呢 它这里 Ns 上的电压 它会是一个那个 这边是正这边是负的一个电压 那么如果 Q1 导通之后呢 在 Ns 上会产生一个负向的一个感应电动势 那么就是这个负向电压的话 就会变成了左正右负 然后这个电压呢会迫使 Q1 导通 从而形成了一个 Ns 向 D1 然后向 Vo2 的一个输出回路 那么这个时候呢 VO2 上 它实际上就是由这个电压来决定的 那么我们可以看它们 Np 跟 Ns 它是有一定的那个占空比的 我们考虑到就是说如果在续流回路这个阶段 那么 Q2 它是完全导通接到地的 那么在 Np 上的一个电压呢 就是说这里会是一个左负右正电压 就说这个电压呢就是刚好是等于 Vo1 的电压 所以说这个时候呢 通过变压器折射到那个我们的辅助绕组上 就是副边绕组上它的这个电压的话 就是说这边为正这边为负的话 那么这个电压呢 就是一个 Vo1 然后再乘以一个 Ns 跟 Np 的一个绕组的一个比 所以我们可以看到就是 Ns 除以 Np 这个一个乘以 Vo 的一个电压值 那么因为这个电压值呢 我们这里会得到就是说 跟它是成正比例的 那么我们同时 还要考虑到 D1 的一个正向导通的一个电压 因为如果是采用二极管的话 一般会有0.7V的压降 所以说最终我们加到 Vo2 上的一个电压 就是说这里的电压减去 D1 的一个正向压降电压 所以就是最终会等于 Vo2 的一个电压值