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开关电源工作模式

来源:admin      发布时间:2019-06-03     
       开关电源常见的工作模式有连续导通模式和断续导通模式。这里所说的连续和断续导通模式,主要是指电感上电流为连续和断续两种模式。下面以BUCK电路为例,就这两种工作模式进行简单讨论。


  系统工作模式简介


  连续工作模式(CCM)


  在每一个开关周期内,电感电流不回落到0的工作模式。


  断续工作模式(DCM)


  在每一个开关周期内,电感电流回落到0的工作模式。


  临界工作模式(BCM)


  介于连续导通模式和断续导通模式之间的一种工作模式,不做讨论。


  下图是表示上述几种工作模式的电感电流波形,IL表示电感电流,FSW表示开关频率。




  断续工作模式


  从上图可知,系统在进入断续模式时,在下一个周期,芯片内部功率管导通之前,电感电流已经降至0(电感没有电势差),此时SW点电压等于输出电压,会引起SW点电压衰减振荡,即振铃现象。此现象是由电感与系统中寄生的电容形成LC震荡导致(续流二极管,芯片内部功率管等存在寄生电容),震荡频率也由它们确定。振铃现象会造成EMI问题,所以尽量不要让系统工作在断续模式。


  在系统设计时,要确保其工作在连续模式,可以通过选取合适的电感感量来实现;通常电感的选择应该保证直流输出电流为最小规定电流时(通常为额定输出电流10%,Io(min)=0.1Io),电感电流也能保持连续。在功率管开关时,电感上电流变化量为dI=I2-I1,而输出电流Io=(dI/2)+I1;当I1等于零时,系统便工作在临界模式,I1小于零时,系统便工作在断续模式;可通过以下公式计算系统工作在连续模式时所需最小电感量(I1=0):


  Io(min)=0.1Io=(dI/2),即dI=0.2Io;由公式L=dV*dt/dI 推导出 Lmin=(VIN-VOUT)*Ton/(0.2Io)


  而Ton=(VOUT/VIN)*T,最终可得


  其中,L为电感感量,单位H;VIN为输入电压,单位V;VOUT为输出电压,单位V;IO为额定输出电流,单位A;T为周期,单位S。根据电感计算公式可知,在实际使用时,若遇到系统工作在断续模式,可以通过增加电感感量或增大负载电流来确保系统工作在连续模式。

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