你的位置:首頁 > 互連技術(shù) > 正文

開關(guān)電源的工作模式CCM、BCM、DCM

發(fā)布時(shí)間:2022-10-20 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】從事過電源開發(fā)的工程師都接觸過CCM、DCM、BCM這幾個(gè)詞匯,也能大致了解其含義,但是對(duì)于這幾個(gè)概念的由來,和為什么要搞清楚這幾個(gè)概念往往還是模糊的。 以圖所示的Buck電路圖為例,說明電源的工作模式。為了簡(jiǎn)單的說明電源的工作模式,用仿真軟件模擬一個(gè)Buck電路用于展示幾種工作模式的情況。


從事過電源開發(fā)的工程師都接觸過CCM、DCM、BCM這幾個(gè)詞匯,也能大致了解其含義,但是對(duì)于這幾個(gè)概念的由來,和為什么要搞清楚這幾個(gè)概念往往還是模糊的。 以圖所示的Buck電路圖為例,說明電源的工作模式。為了簡(jiǎn)單的說明電源的工作模式,用仿真軟件模擬一個(gè)Buck電路用于展示幾種工作模式的情況。


Buck電路圖 圖中,輸入電壓是12V,輸入電容是33uF??刂泼}沖的電壓是12V,上升時(shí)間500ns,下降時(shí)間500ns,脈寬4us,周期10us。輸出電感是3.3uH。輸出電容是100uF。 (1)CCM、DCM、BCM的定義: CCM (ContinuousConduction Mode),連續(xù)導(dǎo)通模式:在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi),電感電流從不會(huì)達(dá)到0A?;蛘哒f電感從不“復(fù)位”,意味著在開關(guān)周期內(nèi)電感磁通從不會(huì)到0,功率管閉合時(shí),線圈中還有電流流過。CCM模式電感電流波形如圖所示。


開關(guān)電源的工作模式CCM、BCM、DCM

圖   CCM模式電感電流波形圖


DCM,(Discontinuous Conduction Mode)非連續(xù)導(dǎo)通模式:在開關(guān)周期內(nèi),電感電流總會(huì)到0,意味著電感被適當(dāng)?shù)亍皬?fù)位”,即功率開關(guān)閉合時(shí),電感電流為零。DCM模式電感電流波形如圖 所示。

開關(guān)電源的工作模式CCM、BCM、DCM

圖 DCM模式電感電流波形圖


BCM(Boundary Conduction Mode),邊界或邊界線導(dǎo)通模式:控制器監(jiān)控電感電流,一旦檢測(cè)到電流等于0,功率開關(guān)立即閉合??刂破骺偸堑入姼须娏鳌皬?fù)位”來激活開關(guān)。如果電感值電流高,而截至斜坡相當(dāng)平,則開關(guān)周期延長(zhǎng),因此,BCM變化器是可變頻率系統(tǒng)。BCM變換器可以稱為臨界導(dǎo)通模式或CRM(Critical Conduction Mode)。BCM模式電感電流波形如圖 所示。


開關(guān)電源的工作模式CCM、BCM、DCM

圖  BCM模式電感電流波形圖


將三種模式下電感電流的波形放在一起對(duì)比,如圖 所示。


開關(guān)電源的工作模式CCM、BCM、DCM

圖 三種工作模式的電感電流圖


(3)三種工作模式的特點(diǎn): 以圖所示的非同步Buck電路為例,來說明三種工作模式的特點(diǎn)。


開關(guān)電源的工作模式CCM、BCM、DCM

圖  非同步Buck電路圖


為了說明問題,我們只在仿真電路上修改了負(fù)載為2歐姆,增加I,使其更大,這樣電感電流是基于I進(jìn)行變化的,紋波電流與0A距離更遠(yuǎn)。非同步Buck電路仿真圖如圖 所示。


開關(guān)電源的工作模式CCM、BCM、DCM

圖 非同步Buck電路仿真圖


圖7.8中的輸出電流為


開關(guān)點(diǎn)電壓和電感電流實(shí)測(cè)波形如圖7.9所示


開關(guān)電源的工作模式CCM、BCM、DCM

圖 開關(guān)點(diǎn)電壓和電感電流實(shí)測(cè)波形圖


開關(guān)點(diǎn)電壓和電感電流仿真波形如圖 所示 圖中,紫色為IL電感電流,綠色為Vsw公共開關(guān)點(diǎn)電壓


開關(guān)電源的工作模式CCM、BCM、DCM

圖 開關(guān)點(diǎn)電壓和電感電流仿真波形圖


非同步控制器的降壓變換器Buck工作于CCM,會(huì)帶來附加損耗。因?yàn)槔m(xù)流二極管反向恢復(fù)電荷需要時(shí)間來消耗,這對(duì)于功率開關(guān)管而言,是附加的損耗負(fù)擔(dān)。 BCM是一種特殊的CCM,它的電感的電流最小值為0。此時(shí)我們把負(fù)載調(diào)為3.6Ω,這樣讓紋波電流壓著0A,形成一個(gè)臨界的狀態(tài)。BCM模式仿真電路圖如圖所示。


開關(guān)電源的工作模式CCM、BCM、DCM

圖 BCM模式仿真電路圖


BCM模式開關(guān)點(diǎn)電壓和電感電流實(shí)測(cè)波形如圖所示:


開關(guān)電源的工作模式CCM、BCM、DCM

BCM模式開關(guān)點(diǎn)電壓和電感電流實(shí)測(cè)波形圖


BCM模式開關(guān)點(diǎn)電壓和電感電流仿真波形如圖所示。


開關(guān)電源的工作模式CCM、BCM、DCM


開關(guān)電源的工作模式CCM、BCM、DCM

圖  BCM模式開關(guān)點(diǎn)電壓和電感電流仿真波形圖


以非同步BUCK的DCM模式為例。 如果把負(fù)載調(diào)小,也就是IL電源的輸出電流變小了。相當(dāng)于上面的紋波電流繼續(xù)往下移動(dòng),穿過0A的坐標(biāo)線。由于二極管的正向?qū)ㄐ?,上管關(guān)閉。所以電感上的電流不會(huì)出現(xiàn)負(fù)數(shù)(我們?cè)O(shè)定輸出方向?yàn)檎较颍?。此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)電感上電流為0。DCM模式仿真電路圖如圖7.14所示。


開關(guān)電源的工作模式CCM、BCM、DCM

圖 1.27 DCM模式仿真電路圖


DCM模式開關(guān)點(diǎn)電壓和電感電流實(shí)測(cè)波形如圖所示


開關(guān)電源的工作模式CCM、BCM、DCM

圖 1.28 DCM模式開關(guān)點(diǎn)電壓和電感電流實(shí)測(cè)波形圖


DCM模式開關(guān)點(diǎn)電壓和電感電流仿真圖如圖7.16所示,黃色為電感電流,藍(lán)色為Vsw電壓


開關(guān)電源的工作模式CCM、BCM、DCM

圖 DCM模式開關(guān)點(diǎn)電壓和電感電流仿真波形圖


(4)CCM與DCM比較: ①DCM能降低功耗的,DCM模式的轉(zhuǎn)換效率更高些; ②工作于DCM模式,在電感電流為0的時(shí)候,會(huì)產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象; ③工作于CCM模式,輸出電壓與負(fù)載電流無關(guān),當(dāng)工作于DCM模式,輸出電壓受負(fù)載影響,為了控制電壓恒定,占空比必須隨著負(fù)載電流的變化而變化。

(來源:硬件十萬個(gè)為什么)



免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請(qǐng)聯(lián)系小編進(jìn)行處理。




推薦閱讀:

可實(shí)現(xiàn)高可靠性的5G宏基站設(shè)計(jì)

高精度運(yùn)放能在低功率實(shí)現(xiàn)快速多路復(fù)用

LED串中升壓電源調(diào)節(jié)電流的示例

模擬和數(shù)字MEMS麥克風(fēng)集成進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的差別

SiC MOSFET AC BTI 可靠性研究


特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉