有時候，您會遇到需要從寬泛輸入電源獲得簡單、低功耗隔離式輸出電壓的情況。這時，穩壓可能并不重要，重要的是成本和電路板空間。滿足這些需求的良好解決方案是Fly-Buck電源，這只是一款帶耦合繞組的降壓穩壓器。
穩壓的實現方法是在低側一次開關開啟時對耦合電感器的二次繞組進行整流。這可將一個電壓反射給二次繞組，計算方法是用降壓輸出電壓乘以耦合電感器匝數比。
圖1展示了Fly-Buck電路的簡單程度。在該設計中，同步降壓電源開關包含在控制IC內，只需幾個分立部件和一個變壓器就可完成設計。成功設計的真正訣竅在于耦合電感器的規范或選擇。尤其需要構建對匝數、漏電感和磁化電感的要求。
圖1：Fly-Buck是提供穩壓、隔離式輸出的簡單方法。
在圖1所示電路中，變壓器的匝數比由一次及二次輸出電壓確定。它將只是一二次電壓之比與二極管(D1)電壓限值及任何繞組電阻壓降限值之和。在這種情況下，需要了解一次輸出電壓與最小輸入電壓之間的關系。顯然，該降壓無法提供比輸入高的輸出電壓。如果這兩個值太接近了，電路可能就沒有正常工作。您可能會受到最大控制占空比限制，因為輸出電壓大概就是占空比與輸入的乘積。
第二個挑戰是極高占空系數下的電路工作問題，此時電流會變得非常高。這些高電流可能由電荷守恒及基本電路工作所致。從電荷守恒來看，輸出電容器只在開關節點為低時充電。在該周期剩余的時間里，它會提供負載電流。電荷平均儲存公式為：
其中Icharge/Iout與D對比標繪。在占空系數大于75%時，該比值大于3，并隨占空系數的增大而迅速攀升。高電流可對二次輸出穩壓產生影響。二極管導電時，耦合電感器可將一個反射的一次輸出電壓提供給耦合電感器漏電感、串聯寄生電阻以及輸出濾波器電容器的串聯組合。
漏電感會對圖3底部線跡所示的二次電流波形產生強烈影響，這將影響穩壓。漏電感可決定二次繞組中電流上升的速度。如果只有少量漏電感，電流會快速上升到較高值，快速為輸出電容器充電。隨著電感增加，電流上升速度會減慢，這不僅會導致提供給輸出電容器的電荷減少，而且還會導致輸出電壓降低。
圖3：漏電感會對充電電流波形產生強烈影響（綠色=10nH，紅色=100nH，藍色=1uH）。
圖4是通過仿真得到的漏電感對二次輸出穩壓的影響。該圖是基于占空系數與漏電感標繪出的一次輸出電壓與二次輸出電壓曲線。這里采用的是1:1變壓器，支持2.5uH的一次電感和總量變化的漏電感。輸入電壓是5V。一次電流為1A，二次電流為0.2A。
圖4：漏電感是穩壓殺手。
第一條曲線是一次輸出電壓，占空系數與輸出電壓呈線性關系。其它曲線顯示，二次輸出電壓并非呈線性。
有兩個因素可降低二次穩壓性能。在左側占空系數較低的地方，二次輸出電壓大約比一次電壓小一個二極管壓降。這可通過同步整流改善。在右側占空系數較高的地方，較短的傳導時間會增大峰值電流，而且漏電感的影響也會顯著增大。
如果有大量的漏電感，在占空系數高于50%或者輸入輸出比為2:1時，該電路可能無法使用。如果漏電感很少，那在占空系數高達75%或輸入輸出比為1.33:1時，電路仍能良好工作。如果漏電感極小，該電路則可良好支持高達83%的占空系數或1.2:1的電壓比。應該注意，高占空系數的峰值和RMS可能都會非常高，如圖2所示。寄生現象會對這些值產生強烈影響，了解它們的最簡單方法是仿真。
總之，Fly-Buck是實現簡單隔離式偏置電壓的便捷之選，但在考慮高占空比運行時需要謹慎。峰值電流可能會變得非常高。您可通過控制漏電感來增加占空系數，但是任何高于80%的情況很可能都不切實際。
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原文標題：全球首款GaN技術的PD充電器 | 黑科技來襲
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