使用 Fly-Buck™ 拓扑降低 EMI 和静音开关

[导读]在这篇文章分享 Fly-Buck 的软/静音开关特性的细节，这有助于在隔离中实现更高的效率、更低的电磁干扰 (EMI) 和更小的解决方案尺寸DC/DC 偏置应用。

在这篇文章分享 Fly-Buck 的软/静音开关特性的细节，这有助于在隔离中实现更高的效率、更低的电磁干扰 (EMI) 和更小的解决方案尺寸DC/DC 偏置应用。

为什么反激/降压开关很吵

在反激式拓扑中，开关两端的直流电压应力为 V IN + V OUT /N。除此直流电压应力外，变压器漏感引起的高频振铃在开关关断时增加了更多应力；（图 1[a]）。初级侧通常需要一个电阻-电容-二极管 (RCD) 缓冲器来钳制和抑制开关节点处的振铃（图 1[b]）。

图 1：反激拓扑：简化波形 (a) 和典型反激电路 (b)

在设计降压转换器时，通过使用与低侧开关并联的 RC 缓冲器来最小化开关节点处的高频振铃也很常见，如图 2(a) 所示。在降压拓扑中，振铃发生在高端开关开启的时刻，如图 2(b) 所示。印刷电路板 (PCB) 走线电感和低侧体二极管的反向恢复特性都会影响振铃量。

图 2：降压拓扑：典型的同步降压电路 (a) 和简化波形 (b)

软/安静的 Fly-Buck 切换

在Fly-Buck 拓扑中，低侧开关轻柔地开启，因为低侧体二极管在开关开启之前导通。储存在变压器漏感中的能量总是有流出的路径。高侧开关安静地切换，因为低侧体二极管在高侧开关打开之前被反向偏置。由于低侧体二极管是反向偏置的，所以当高侧开关打开时没有反向恢复电流流动。

开关两端的直流电压应力为 V IN；见图 3(b)。因为 Fly-Buck 开关是软/安静的，所以在 V IN顶部只需要很小的余量。图 3 显示了典型的 Fly-Buck 电路和开关波形。在图 3 中，im是励磁电流，它是反射到初级侧的初级电流和次级电流的组合。

图 3：典型的 Fly-Buck 电路 (a) 和开关波形 (b)

图 4 显示了四种开关模式的等效电路。四种模式是：

· MODE0：t 0 -t 1（能量存储）。当高边开关打开时，转换器将能量存储在变压器中。在此期间，初级侧电流线性上升，类似于降压中电感器电流线性上升的方式。

· MODE1：t 1 -t 2（高端关闭到低端开启死区时间）。当高端开关关闭时，在对低端和高端寄生电容进行完全放电/充电后，初级端电流会继续流过低端体二极管。由于二次侧二极管正向偏置，二次侧电流开始流动。开关节点电压在 t2 之前几乎变为零，这允许低侧开关轻柔地开启。

· MODE2：t 2 -t 3（能量转移）。在此期间，低侧开关打开，转换器将存储的能量传输到次级侧，类似于反激式在其低侧开关关闭时将能量传输到次级侧的方式。假设初级侧输出无负载/轻载，初级侧电流最初以正向流动，但在此周期结束时将其方向变为负向。

· MODE3：t 3 -t 0（低侧关闭到高侧开启死区时间）。在此期间，初级侧电流向负方向流动。该电流对高端和低端寄生电容进行放电/充电，并对低端体二极管进行反向偏置。由于低侧体二极管在高侧开关导通之前被反向偏置，因此高侧开关可以在 t0 安静地打开，而不会因反向恢复效应而导致任何过度的高频振铃。由于二次侧二极管反向偏置，二次侧电流在此期间停止流动。

图4：每种模式的等效电路和电流流动：MODE0，t 0 -t 1 (a)；MODE1, t 1 -t 2 (死区时间) (b); 模式2 ，t 2 -t 3 (c)；和 MODE3, t 3 -t 0 (死区时间) (d)