开关电源Buck电路CCM及DCM工作模式_电流_波形

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二、CCM及DCM定义：

1、CCM (ContinuousConduction Mode),连续导通模式：在一个开关周期内，电感电流从不会到0。
或者说电感从不“复位”，意味着在开关周期内电感磁通从不回到0，功率管闭合时，线圈中还有电流流过。

开关电源Buck电路CCM及DCM工作模式_电流_波形科学

2、DCM，(Discontinuous Conduction Mode)非连续导通模式：在开关周期内，电感电流总会会到0，意味着电感被适当地“复位”，即功率开关闭合时，电感电流为零。

3、BCM（Boundary Conduction Mode），边界或边界线导通模式：掌握器监控电感电流，一旦检测到电流即是0，功率开关立即闭合。
掌握器总是等电感电流“复位”来激活开关。
如果电感值电流高，而截至斜坡相称平，则开关周期延长，因此，BCM变革器是可变频率系统。
BCM变换器可以称为临界导通模式或CRM（Critical Conduction Mode）。

图1通过花电感电流曲线表示了三种不同的事情模式。

图2 电感事情的三种模式：CCM、DCM、BCM

电流斜坡的中点幅值即是直流输出电流

的均匀值，峰值电流

与谷值电流

之差为纹波电流。

三、CCM事情模式及特点

根据CCM定义，测试出降压变换器事情于连续模式下的波形，如下图3所示。

图3

波形1表示PWM图形，将开关触发成导通和截止。
当开关SW导通时，公共点SW/D上的电压为Vin。
相反，当开关断开时，公共点SW/D电压将摆到负，此时电感电流对二极管D供应偏置电流，涌现负降压——续流浸染。

波形3描述了电感两端电压的变革。
在平衡点，电感L两端的均匀电压为0，及S1+S2=0。
S1面积对应于开关导通时电压与韶光的乘积，S2面积对应于开关关断时电压与韶光的乘积。
S1大略地用矩形高度

乘以

，而S2也是矩形高度-

t乘以（1-D）

。

从上式可以看到

是随D(占空比)变革的。
空想情形下，通报特性独立于输出负载。
但是书上说这种描述，并不十分精确，详细的待我负责看了再见告大家。

实在我们再看上面末了一个波形，在开关的闭合的时候，SW/D点电流波形有个很大的尖峰，我自己有测的是电压波形，用电压芯片ACT4065及ACT4065A,如图4、图5所示，详细缘故原由有以下两个方面。

图4 图5

第一、由于在开关闭合，将

浸染到二极管的阴极，溘然中断了二极管的导通周期。
对付PN二极管，首先须要将正引导通时PN结变回到电中性时的PN结，移去所有的少数载流子。
二极管撤除所有的注入电荷须要一定的韶光才能规复到它的断开状态，在完备规复之前，它呈现短路行为。
对付肖特基二极管，有金属半导体硅结，它没有规复效应，然而，有很大的寄生电容，也有结电容。
当二极管导通，一旦放电，SW很快通过放电电容浸染电压

，产生电流尖峰。
以是减缓闭合开关SW韶光将会有助于降落尖峰电流。

第二、与电流形状有关。
从图像中可以看到输出纹波（电容电流波形）很小。
输出纹波很平滑，“无脉冲”。
意味着输出电流旗子暗记能很好地为后续电路所接管，即电源中污染较小。
其余，输入电流不仅有尖峰，而且看上去像方波。
如果电感L的值趋于无穷大，输入电流的波形便是实实在在的方波。
因此，该电流是“脉动”电流，包含大量的污染分量，比一样平常的正弦形状的电流更难滤波。

方波: 由正弦波的奇次諧波組成,也便是由正弦1,3,5,7...n等頻率組成。

对付开关关断的瞬间也有尖峰产生，我以为该当也是与二极管及SW脚的寄生电容及结电容有关。

通过以上可以总结出CCM降压变革器的特点：

1、D限定在小于1，降压变换器的输出电压始终小于输入电压；

2、如果忽略各种欧姆损耗，变换系数M与负载电流无关；

3、通过变革占空比D，可以掌握输出电压；

4、降压变换器事情于CCM，会带来附加损耗。
由于续流二极管反向规复电荷须要韶光来花费，这对付功率开关管而言，是附加的损耗包袱；

5、输出没有脉冲纹波，但是有脉冲输入电流。

四、DCM事情模式及干系特点

开关器件在负载电流较大的时都是事情CCM模式，但当随着负载电流低落，纹波电流将整体低落，如图2所示，当负载电流减小到谐波峰峰值一半时，即

,斜坡的最低点恰好降到零，在这个最低点，电感电流为零，电感储能为零。
如果电感负载电流进一步减小，电感将进入DCM事情模式，电压和电流波形将发生很大的变革如下图6所示，以及通报函数将发生很大的变革。

图6

从波形4，可以看到电感电流低落到0，引起续流二极管截止。
如果涌现此情形，电感左端开路。
理论上，电感左真个电压该当回到，由于电感L不再有电流，不产生振荡。
但是由于周围存在很多寄生电容，如二极管和SW的寄生电容，形成了振荡回路。
如曲线2和曲线3，涌现正弦旗子暗记，并在几个周期后消逝，这与电阻阻尼有关。
但是在实际测试中可能还是有差别的，比如我在ACT4065A测试中，测试SW/D的波形，振荡却在中间，如下图7所示，供应商工程师说这是在DCM模式，但是我没找到干系资料进行验证。

图7

Buck变压器在全体负载范围内都将输出电压掌握在一个定值，纵然电感进入不连续事情模式。
因此很随意马虎会让我们产生误区，认为电感进入不连续事情模式对电路事情没有影响。
实际上，全体电路的通报函数已经发生变革，掌握环路必须适应这种变革。

对付Buck调度器，电感进入不连续事情模式也没什么问题。
在进入不连续模式之前，直流输出电压

把稳到此公式与负载电流参数无关，以是当负载变革的时，不需调节占空比D,输出电压仍保持恒定。
实际上，当输出电流变革时，导通韶光也会轻微变革，由于Q1的导通压降和电感电阻随着电流的变革而略有变革，这须要Ton做出适当的调度。

进入DCM事情后，通报函数将发生改变，CCM的通报函数将不再适用，开关管的导通韶光将随着直流输出电流的减小而减小。
下面是DCM事情模式下的通报函数，占空比与负载电流有关，即

由于掌握环路要掌握输出电压恒定，负载电阻R与负载电流成反比关系。
假设Vout，Vin、L、T、恒定，为了掌握电压恒定，占空比必须随着负载电流的变革而变革。

在临界转换电流处，通报函数从CCM转变为DCM。
事情CCM时，占空比保持恒定，不随负载电流而改变；事情于DCM时，占空比随负载电流减小而改变。

通过以上可以总结出DCM降压变换器的特点：

1、M依赖于负载电流；

2、对付想通的占空比，DCM下的通报系数M比CCM大在负载电流低事情于深度DCM,M随意马虎达到1。

五、Buck调度器电感选择：

为了减小进入断续模式时的临界输出负载电流，我们可以通过加大电感量L,以降落临界输出负载电流。
使电路在期望的负载电流范围内事情连续模式。