会议的英文译语怎么说-义务教育课程标准


2023年4月19日发(作者:nbaa)开关电源电路工作模式
BuckCCMDCM
CCMDCM定义:
1 CCM (Continuous Conduction Mode)连续导通模式:在一个开关周期

, 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。
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。
3BCMBoundary Conduction Mode〕,边界或边界线导通模式:控制器
监控电感电流,一旦检测到电流等于 0,功率开关立即闭合。控制器总是等电感 电流
“复位〞来激活开关。如果电感值电流高,而截至斜坡相当平,贝U开关周期 延长,
因此,BCM变化器是可变频率系统。BCM变换器可以称为临界导通模式 CRM
Critical Con duction Mode

1通过花电感电流曲线表示了三种不同的工作模式。
2电感工作的三种模式

电流斜坡的中点幅值等于直流输出电流I的平均值,峰值电流与谷值电

Ip
I之差为纹波电流 三、CCM工作模式及特点
V
根据CCM定义,测试出降压变换器工作于连续模式下的波形,如以下图 3
所示。
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
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提供偏置电流,出现负降压一一续流作用。
波形3描述了电感两端电压的变化。在平衡点,电感L两端的平均电压为0
S1+S2=0S1面积对应于开关导通时电压与时间的乘积, S2面积对应于开关
关断时电压与时间的乘积。S1简单地用矩形高度〔V-Vm丨乘以DT,而S2 也是矩
nsw
形高度-Vt乘以〔1-DT如果对S1S2求和,然后再整个周期T内平均,得
outswsw

乞巧古诗的意思全解
D V-VT-V 1-DT/ T=0
inoutswout swsw
化简上式可以到CCM的降压DC传递函数:
V= D V=MV M= V/V
outinn outn

从上式可以看到V是随D占空比变化的。理想情况下,传递特性独立于
out

出负载。但是书上说这种描述,并不十分精确,具体的待我认真看了再告诉大 家。
其实我们再看上面最后一个波形,在开关的闭合的时候, SW/D点电流波形
个很大的尖峰,我自己有测的是电压波形,用电压芯片ACT4065ACT4065A, 如图
4、图5所示,具体原因有以下两个方面。
Tek
■■■. I -f
M Pos o.

KASIP.f

Tek JL •Si春城无处不飞花的意思 oo
MF;fluO

4JRE
干均
H
l
电卄
/0
CHI WCV
6 ^12l6cH
CH1 / J
<10Ht


{1

459

按显亍屏按钮以改發鴛

第一、因为在开关闭合,将V作用到二极管的阴极,突然中断了二极管的
n
导通周期。对于PN二极管,首先需要将正向导通时PN结变回到电中性时的PN 结,
移去所有的少数载流子。二极管除去所有的注入电荷需要一定的时间才能恢 复到它的
断开状态,在完全恢复之前,它呈现短路行为。对于肖特基二极管,有 金属半导体硅
结,它没有恢复效应,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昱怎么读 很快通过放电电容作用电压 V,产生电流尖峰。所
n
以减缓闭合开关SW时间将会有助于降低尖峰电流。
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〞。意味着输出电流信号能很好地为后续电路所接受, 即电源
中污染较小。另外,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,输入电流的波形就是实实在在的方波。因此,该电流是“脉 动〞电流,包含
大量的污染分量,比一般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就是由正弦1,3,等頻率組成。

对于开关关断的瞬间也有尖峰产生,我觉得应该也是与二极管及 SW脚的寄
电容及结电容有关。
通过以上可以总结出CCM降压变化器的特点:
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 果忽渔歌子的诗意 略各种欧姆损耗, 变换系数M与负载电流无关;
3 过变化占空比D,可以控制输出电压;
4 压变换器工作于CCM,会带来附加损耗。因为续流二极管反向恢复电荷需 要时
间来消耗,这对于功率开关管而言,是附加的损耗负担;
5 出没有脉冲纹波,但是有脉冲输入电流。

四、DCM工作模式及相关特点
开关器件在负载电流较大的时都是工作 CCM模式,但当随着负载电流下 降,
纹波电流将整体下降,如图2所示,当负载电流减小到谐波峰峰值一半时, ll-
p
=

lv

/2
,斜坡的最低点正好降到零,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工作模式,电压 和电
流波形将发生很大的变化如以下图 6所示,以及传递函数将发生很大的变 化。
6
从波形4,可以看到电感电流下降到0,引起续流二极管截止。如果出现此
况,电感左端开路。理论上,电感左端的电压应该回到 V,因为电感L不再
o理睬的近义词是什么 ut
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
容,形成了振荡回路。如曲线 2和曲线3,出现正弦信号,并在几个周期后消 失,这
与电阻阻尼有关。但是在实际测试中可能还是有差异的,比方我在 ACT4065A测试
中,测试SW/D的波形,振荡却在中间,如以下图7所示,供应 商工程师说这是在
DCM模式,但是我没找到相关资料进行验证。

7
Buck变压器在整个负载范围内都将输出电压控制在一个定值, 即使电感进
入不连续工作模式。因此很容易会让我们产生误区,认为电感进入不连续工作模 式对
电路工作没有影响。实际上,整个电路的传递函数已经发生变化, 人仰马翻的意思 控制环路 必须适
应这种变化。
对于Buck调整器,电感进入不连续工作模式也没什么问题。 在进入不连续
模式之前,直流输出电压 V= V T/T。注意到此公式与负载电流参数无关,
ut
inon
所以当负载变化的时,不需调节占空比 D,输出电压仍保持恒定。实际上,当输 出电
流变化时,导通时间也会稍微变化,因为 Q1的导通压降和电感电阻随着电 流的变化
而略有变化,这需要 Ton做出适当的调整。
进入DCM工作后,传递函数将发生改变,CCM的传递函数将不再适用, 开关
管的导通时间将随着直流输出电流的减小而减小。下面是DCM工作模式下 的传递函
数,占空比与负载电流有关,即
Vout=
22
.D (8L/RT) D ■ D (8L/RT)
D

因为控制环路要控制输出电压恒定,负载电阻 R与负载电流成反比关系。 假设
VoutVinLT、恒定,为了控制电压恒定,占空比必须随着负载电流的 变化而变
化。
在临界转换电流处,传递函数从 CCM转变为DCM。工作CCM时,占空比
持恒定,不随负载电流而改变;工作于 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:
M=
Vi n?2D 2D
1 M依赖于负载电流;
2 对于想通的占空比,DCM下的传递系数MCCM大在负载电流低工作于 深度
DCM,M容易到达1
五、Buck调整器电感选择:
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
低临界输出负载电流。使电路在期望的负载电流范围内工作连续模式。
一般,电感的选择应保证直流输出电流为最小规定电流 〔通常为额定负载电
10%, 0.1 I,其中I是额定输出电流并等于电感电流斜坡的中间值〕时,
onon

电感也保持连续
电感电流斜坡为dI= l-,如图2所示。当电流等于电感电流斜坡峰峰值 般时,
p
lv
真好是为临界状态,即即将进入不连续工作模式,那么
l0.1IO n= (l-Idl=0.2 I I
ominppon
(
)
=0.1)/2 - =
lv IV
而且
dlV-V
= T
VT/
L ON ON
=()
in out
/L
L
所以
(Vn-V) T(V.-V) T
outon out
dl 0.2I
on
on
因为I
Vnon
是额定值,所以
5( V-V) VT
inout
O
Vl
n
on
在实际设计中,因为电感电流在l的土 10%范围内波动,电感的设计应该
on
保证它在直流电流为1.1l时仍保持不明显饱和,因为电感工作在饱和状态,感 抗将
on
急剧下降,直至失去电感作用,造成电路工作异常。
比方采用ACT4065A电源芯片,输入电压为18V,输出电压为12.49V,开关周
期大约为额定负载为300mA,按以上公式,电感量应为:
4.77 10
-6
S5us〕,
5 (18-12.49) 12.49 4.77 10
-6

18 0.3
6
333 10
303uH
按理论计算我们应该用 303uH,但实际中我们只用 68uH, —局部跟本钱有关,也跟我产品 本身
特点有关,空间要小,如果大电感根本就放不下,实际上个人觉得,够用就行。
以下是在测试ACT4065A时,关于输出负载电流临界值随电感量变化的一
波形:
1〕、L1=27uH,Uo=12.51V
通过改变负载电流大小,观察输出波形,在 L1=27uH时,负载电流逐渐加大
振荡波形宽度减小,到达100mA时,波形在关断时无振荡波形产生,到达正 常的
开关状态。

M Pts -1,220CLtlSOR M Pts -1,220a rfASURE

27uH OmA


CHI
类型

27uH 1
IOA
IB

?
12JV
1
12,

光标
n
2
-UOjLS
180V

-
使用生用途旋钮#爛霜怖
2
■1 _ J MSOOw


CH1
-1.20 dllvf (-6 C uvj
pui y
3
J
0mA 100mA
2〕、L33uH,Uo=12.51V
通过改变负载电流大小,观察输出波形,在 L1=33uH时,负载电流逐渐加
时振荡波形宽度减小,到达55mA时,波形在关断时无振荡波形产生,到达正 常的
开关状态。
M Pts CLFlSCR
-82O*
B
+
M Po-82(Mktf MEASURE
类型
信源
H3.
F
j
平均橙
* 117V
CH1
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CHI

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CH1
12.6 V
)0n
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*[‘ I JSIffl
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髓細检钮以改契血
Om
55mA
A
3〕、L1=47uH,Uo=12.51V
通过改变负载电流大小,观察输出波形,在 L1=47uH时,负载电流逐渐加
时振荡波形宽度减小,到达45mA时,波形在关断时无振荡波形产生,到达正 常的
开关状态。
OJfiSOS
M -e20JQrw
P:
H
M Rttfc f h€ASUF
〞和伽

类型
47uii
MK
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47uH
4M
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2 -58 Dis
200m优美现代诗 V ]
Z 25W \' CHI 5JV
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H
MSOQfts
J
他」;
0mA 47mA
4〕、L1=68uH,Uo=12.51V
MSOOtn

14:10
通过改变负载电流大小,观察输出波形,在 L1=68uH时,负载电流逐渐加

大时振荡波形度减小,到达30mA时,波形在关断时无振荡波形产生,到达正常
开关状态。
Tek JL



TltH
M-K

[k JV BWd MPm-42OH MEASURE
t

6BuH
■讣
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1 Tff

沖标
1
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1 _ 1 1
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I-
1
0mA 30mA
5〕、L 136uH,Uo=12.51V
按显示屏按钮以改矍
Si
通过改变负载电流大小,观察输出波形,在 L136uH时,负载电流逐渐加
大时振荡波形宽度减小,到达20mA时,波形在关断时无振荡波形产生,到达正
的开关状态。
6〕、L1=204uH,Uo=12.51V
通过改变负载电流大小,观察输出波形,在 L1=204uH时,负载电流逐渐加
时振荡波形宽度减小,到达12mA时,波形在关断时无振荡波形产生,到达正 常的
开关状态。
Ifek nTH?d

Tried
M-S2dXins E
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综合上以所述及测试波形来看,对于芯片 ACT4065A,在电感量逐渐增大,
SW关断时,振荡波形宽度减小;电感量越大,就能在越小的负载电流下消除振
0mA
20mA

荡波形,但在 10mA 内都存在此情况
五、 CCM DCM 比拟:
1 DCM是技领的特色,能降低功耗的,
DCM模式的转换效率更高些,属于能量
全转换

2 工作于DCM模式,输出电流的纹波比CCM大;
3 工作于DCM模式,在电感电流为0的时候,会产生振荡现象;
4 工作于CCM模式,输出电压与负载电流无关,当工作于 DCM模式,输出
电压受负载影响,为了控制电压恒定,占空比必须随着负载电流的变化而变化。

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