如何使用 Fly-Buck™ 转换器设计 EMC 和隔离

设计合理的Fly-Buck™电路因其易用性、小解决方案尺寸、电流隔离、宽输入电压范围和低总体材料成本而得到证明，既方便又不可或缺。

例如，可编程逻辑控制器 (PLC)、现场变送器、传感器和过程仪表、工业通信、人机界面 (HMI)和基于 IGBT 的电机驱动器都具有非常适合 Fly-Buck 电路的独特电源解决方案要求。随着要求严苛的隔离应用的实现，符合监管规范是越来越重要的电源解决方案基准。例如，IEC 61000-4系统级 EMC规范中的各种测试与低频和高频干扰（ESD、EFT/突发、雷电浪涌以及传导和辐射射频抗扰度）有关。

具有桥式整流器和输入滤波器的 Fly-Buck 功率级

基于 65V、1.5ALM5160A同步降压转换器，图 1显示了一个符合 EMC 标准的 Fly-Buck 电源，它从中心抽头的次级绕组提供± 12V 隔离电压轨。输出电压根据变压器 T1的匝数比 NP/NS进行缩放。一个 9V 初级侧稳压辅助电源轨向 VCC 发送偏置电源，以减少高 VIN下的静态损耗。

LM5160/A是一款具有集成式高侧和低侧MOSFET的65V 2A同步降压转换器。自适应恒定导通时间控制方案无需环路补偿，可在快速瞬态响应下支持高降压比。内部反馈放大器保持着整体工作温度范围±1%的输出电压调节度。导通时间与输入时间成反比，其结果是切换频率接近恒定。
峰谷电流限制电路可防御过载情况。欠压锁定(EN/UVLO)电路提供可独立调节的输入欠压阈值和迟滞。LM5160/A通过FPWM引脚进行编程，以在从空载到满载过程中采用连续传导模式(CCM)或在轻负载时自动切换至断续传导模式(DCM)，从而实现更高的效率。强制CCM运行支持使用耦合电感器的多输出隔离式Fly-Buck应用 。
LM5160A具有与LM5160相同的 特性 和引脚配置。在降压或Fly-Buck应用中，LM5160A的VCC引脚可连接外部偏置 电源。这一附加功能可降低IC功耗并提高高输入电压时的效率。

图 1：AC 或 DC 供电、符合 EMC 标准的 Fly-Buck转换器，提供隔离的±12V 电源轨

变压器隔离

图 1中用红色标出的是隔离边界，适合提供用户安全或断开接地回路的需要。初级和次级绕组交错可改善交叉调节并最大限度地减少漏感。要为附加输出定制转换器设计，只需添加一个变压器次级绕组（具有适当的匝数比）、一个整流二极管和一个输出电容器。三路、四路甚至八路输出很容易获得，并带有适用于空间受限设计的小尺寸磁性元件。

对于基本、补充或加强绝缘，例如在为数字隔离器或传感系统供电时，选择满足隔离等级要求的磁性元件，并设计PCB 布局以满足参考隔离标准的相关爬电距离和电气间隙规范。

EMC 性能

图 1中的绿色框是带有共模电感、X 和 Y 电容、并联阻尼电阻和双向 TVS 电压钳位的 EMI 滤波器。通常，EMC 保护电路的目标是以低阻抗将外部瞬变分流到地，从而保护电路免受损坏。具有宽 VIN能力的 Fly-Buck 转换器允许更高电压的 TVS 二极管，具有更低的额定功率和更小的占位面积，以满足功率级的输入瞬态抗扰度规范。图 1中表示为 CYI和 CY2的Y 电容器将瞬态能量从输入线路分流到系统的底盘接地。这种方法辅以小铁氧体磁珠在需要高衰减的信号链中特别敏感的节点处提供高阻抗。

Fly-Buck 价值主张

所有电源系统设计人员都必须充分了解 EMI 和隔离。考虑到这一点，我最近为 TI 的模拟应用期刊撰写了一篇文章“Fly-Buck 转换器在 PLC 应用中提供 EMC 和隔离”，其中更详细地探讨了 EMC 和隔离要求。总而言之，Fly-Buck 拓扑的价值主张是其能够满足各种电源解决方案需求的内聚特性集：

·取决于输入电压和输出电流规格的多转换器或基于控制器的 IC 解决方案

·可靠的同步降压或降压升压转换器设计

·宽 V IN范围的额外裕量可承受输入轨瞬态电压干扰

·适合空间受限设计的小尺寸磁性元件

·轻松修改配置以增加输出

·变压器漏感没有初级侧电压尖峰，降低了 EMI

·简单的 BOM：无环路补偿、误差放大器或反馈光耦合器组件

因此，请查看我们的宽输入电压门户网站，了解更多关于 Fly-Buck 拓扑以及我们宽输入电压控制器、转换器和电源模块产品组合中的适用器件的信息。