ZHCAD23 august   2023 LMR38020

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
    1. 1.1 微型逆变器系统
    2. 1.2 典型电源树和设计要求
  5. 2传统反激式设计挑战
    1. 2.1 SSR 设计挑战
    2. 2.2 PSR 设计挑战
  6. 3全新 Fly-Buck 设计
    1. 3.1 LMR38020 概述
    2. 3.2 与传统反激式的比较
    3. 3.3 设计注意事项
    4. 3.4 LMR38020 Fly-Buck 设计示例
  7. 4基准测试和结果
    1. 4.1 启动
    2. 4.2 稳态下的典型开关波形
    3. 4.3 效率
    4. 4.4 负载调节
    5. 4.5 短路
    6. 4.6 热性能
  8. 5总结
  9. 6参考文献

3.2 与传统反激式的比较

Fly-Buck™ 也称为隔离式降压转换器，通过在降压转换器的滤波电感器上添加耦合绕组来产生隔离式输出。次级侧的电路看起来与反激式类似，但初级侧是同步降压转换器。这使得 Fly-Buck™ 天然具有初级侧调节，并通过绕组耦合轻松实现隔离输出调节。与传统的 PSR 反激式相比，Fly-Buck™ 具有以下主要优势，表 3-1 中列出了 Fly-Buck™ 和反激式之间的详细区别。

  • Fly-Buck™ 消除了辅助感应绕组并提供精确的初级输出。这使得 Fly-Buck™ 具有更少的元件数、更小的设计尺寸和更低的成本。与 PSR 反激相比，Fly-Buck™ 通常具有高效率。
  • 由于同步降压配置，Fly-Buck™ 在初级侧电流流动连续，并且 MOSFET 漏源两端的最大电压等于输入电压。因此，无需缓冲电路。相反，反激式中的初级侧电流是不连续的，绕组会在 MOSFET 上产生过大的电压应力，缓冲器是必需电路。
表 3-1 Fly-Buck 与反激式的比较
规格 Fly-Buck 反激式
输入 最小输入电压必须大于初级输出电压，而次级输出电压可以高于或低于输入电压（隔离式降压拓扑）。 最小输入电压可以小于或大于输出电压（隔离式降压/升压拓扑）。
输出 初级侧输出为非隔离式输出，只能为正。
次级侧输出是隔离式输出，可以是正，也可以是负。		 初级侧输出是非隔离式输出，用于为控制器供电以及 PSR 中的检测。
次级侧双路输出是隔离式输出，可以是正，也可以是负。
开关应力 MOSFET 的额定值为 Vinmax。 需要考虑初级低侧 MOSFET 上的反激电压，额定值为 Vinmax + (Vout / N)（其中 N = Ns / Np），这意味着更高的开关应力。
变压器 3 绕组变压器，尺寸更小，漏电流更低。 4 绕组变压器，漏电流更大。
大小 设计尺寸更小、变压器尺寸更小（通常情况）。 设计尺寸更大、变压器尺寸更大（通常情况）。
成本 元件数量更少、成本更低。 元件数量更多、成本更高。
性能 初级和次级输出均可实现 +/-5% 的良好调节。
电力传输效率相对较高。		 PSR 的交叉调节性能较差。如果将 SSR 与光耦合器配合使用，则可以实现高输出精度，但在轻负载条件下偏差较大。
效率不如仅利用关断时间传输电力。

关于 Fly-Buck™ 的输入规格，需要注意最小输入电压必须高于目标初级输出电压。通常，当输入电压较低时，这会导致高占空比。这需要引起注意，因为高占空比会在电力传输到次级侧期间产生非常高的峰值电流。

例如，在微型逆变器应用中，在黎明和黄昏时分太阳光变暗时，或者在 PV 电池板有大量树荫遮挡时，PV 电池板的输出电压（作为辅助电源的输入电压）可能极低。因此，在选择开关 MOSFET 时需要考虑更多因素。