15Flybuck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

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