电源隔离知识：反激电源FlyBuck拓扑隔离电路设计

关于电源隔离的一些基本知识 ，有好多专家和大咖或专业电源书籍，已经有很多人介绍了。

本文从认识反激电源FlyBuck拓扑隔离 ，简单地对具体的电源的隔离做一些介绍

那么这里大家看到是一个典型的电路图

 

左边是常用的输入电源， 我们最常见的是一个AC电源， 右边是一个负载。就是我们各种家用电器以及各种直流负载。实际上， 因为输入电压是比较高的， 然后输出是用户最有可能接收到这个负载的， 所以说， 如果输入输出端没有断开的话 对输出端的使用者安全性有一个很大的威胁 ，所以在我们的安规里面 规定在输入和输出端， 必须做一个定向的隔离 。

作为一个定向的隔离， 我们的方式有多种；常见的是下面三种
如下图是最常见是磁性的隔离方式,， 还有电容性的隔离方式， 以及光的隔离方式。

下面是一个典型的隔离的原理图 。

从图里面我们可以看到有三种隔离方式，第一种最常见的是我们的变压器 。即采用的是磁隔离的方式，

第二种是一个横跨在原边和副边的之间的电容，采用一种电容性的隔离方式。第三是作为一种反馈应用的光， 我们从副边发送过来的一个电流传信号， 通过光传到原边， 由原边来做控制速度开关的一个参考信号。

那么原理图里面这根黑色的虚线就是， 隔离原边和副边之间的这条虚线，我们通常都会称它为 一个隔离。

下图对于各种电源中常见隔离拓扑的简单分类

对于各种常见的隔离拓扑

从对于电源的各种常见隔离拓扑分类看， 都是按照一个简单的经验 ，根据不同的应用功率， 来采用合适的隔离拓扑。

比如小于100W场合， 常用的各种适配器的场合， 即用反激变换器的拓扑地方 ，对于小于10W的负载电源的功耗， 用一个FlyBuck拓扑， 如果功率更大的， 如100W~250W之间 这时候用一个正激拓扑比较合适， 如果功率更大 在250W~500W 时，半桥是一个选择 ，如果功率再往上走， 比如400W以上 到1000W以下 这个时候全桥是一个比较好的选择 。

下面的这个图是我们常见的FlyBack，

 

FlyBack就是我们常用的各种电源， 手机的适配器就是最常见的一种模式，它的 最大的特点是它很简单， 我们从电源图中可以看到 它基本上有三个主要的元器件， 我们的主开关管Q1， 整流二极管D1， 这时候可以看到整个系统非常简单， 它主要的功率源就是主管开通的时候 ，它能够把输入端的能量储存在变压器中， 然后当主管关断的时候， 能量通过副边的D1传到副边去， 反激变换器的一个重要的工作特点 。

我们可以从电源工作的时序图看一些具体的关断过程。

Q1开通是对应于我们最上面这个， 会有一个系统电压 这时候Q1是导通的， 会有一个电流流过 ，这时对于副边来说因为D1负向打压， 所以D1这时是一个阻断的 ，看到一个回路是从输入端 经过原边的绕组， 经过我们的Q1 进行电流的一个回路 。

我们看到右边的图， 阴影的部分， 如果这个时候如果进入off键就是Q1关断之后 ，我们第一因为 迫使它D1导通
 

进入了off的阶段， 从右边的图可以看到， 在off的阶段的时候，副边会有一个电压，直接输出到输出电容上 。

下面说一下一个隔离电阻拓扑，如下图

 

是一个Fly-Buck ，跟前面的FlyBack有些类似 但它最主要是用于最常见的给各种显示屏幕供电的buck电路 中，

这个图是Fly-Buck的简单的电路示意图， 如果我们忽略掉上面这块， 就是D1跟Ns这块的一个辅助的输出绕组的回路来说，就是在有Ci 、Q1、 Q2 、Np还有是Co1 。

其实这个是非常典型的同步整流的典型 Buck电路。

我们可以看到同步整流的Buck电路 在Q1开通的时候， 是一个典型的充电模式 ，对于副边， 我们的Ns Np是处于一个新的状态 ，这时候D1是处于截止状态 ，所以我们的Buck电路处于正向充电的过程 ，这个状态刚好对应于我们右边这个波形 Vg1处于On的状态， 如果Q1关断了之后 Q1不再打开 ，因为是同步整流电 Q2就会做一个互补的开关， 这个时候就有了。

因为Q2处于导通状态的时候， 在Np上输出电感的原边绕组上， 基本上会产生一个非常小的电压， 这时产生一个正向的电压， 迫使D1导通 ，这时副边的辅助绕组上 Ns是上就会产生一个Ns经过D1输出 ，形成一个整个电流回路 。

在D1上有一个 电流流动的 ，同样如果流动在Ns上的电流 ，因为极性相反 ，会折射到Np上 就产生一个负向的电流。

所以，我们可以看到 原边Np上的电流是Q2的续流电流 ，加上D1的正向电流 ，折射到我们的Np上的电流。整个过程就是一个典型一个定向的隔离产生效果。

常见的反激电源及FlyBuck拓扑的隔离，采样磁隔离的方式时，电源中的变压器漏感是一个非常关键的参数，反激电源变压器漏感是一个非常关键的参数，反激式指在变压器原边导通时副边截止，变压器储能。原边截止时，副边导通，能量释放到负载的工作状态。

编辑：黄飞