开关电源DCM和CCM工作模式及仿真
开关电源CCM和DCM工作模式
开关电源Buck电路CCM及DCM工作模式一、Buck开关型调整器:图1二、CCM及DCM定义：1、CCM (Continuous Conduction 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。
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：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，则开关周期延长，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或CRM（Critical Conduction Mode）。
图1通过花电感电流曲线表示了三种不同的工作模式。
图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Ip与谷值电o流I之差为纹波电流。
V三、CCM工作模式及特点根据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 提供偏置电流，出现负降压——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，及S1+S2=0。
S1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（in V -out V ）乘以D sw T ，而S2也是矩形高度-out V t 乘以（1-D ）sw T 。
DCDC Buck变换器CCM设计与仿真优化工具
DCDC Buck变换器CCM设计与仿真优化工具在电力转换领域，降压型DC-DC变换器广泛用于将高电压转换为低电压，以满足各种电子设备对不同电压级别的要求。
而传统的控制器设计及模拟仿真通常需要大量的时间和资源。
为了提高设计效率和准确性，DC-DC Buck变换器的CCM（Continous Conduction Mode，连续导通模式）设计与仿真优化工具应运而生。
CCM设计与仿真优化工具利用计算机辅助设计（CAD）技术，结合数值计算方法和算法优化技术，能够快速准确地进行DC-DC Buck 变换器的设计和仿真优化。
该工具可以通过输入电源参数、负载参数和控制策略参数，自动计算并优化DC-DC Buck变换器的参数配置，从而满足设计要求。
CCM设计与仿真优化工具的核心功能包括以下几个方面：1. 拓扑选择：根据设计要求和特定应用场景，工具能够快速选择最适合的DC-DC Buck变换器拓扑结构，例如简单的降压型变换器、二极管恒导通模式（Diod-rectified buck converter）和同步整流模式（Synchronous rectification）等。
2. 参数配置：通过输入电源参数、负载参数和控制策略参数，工具可以自动计算并优化DC-DC Buck变换器的关键参数配置，例如输入输出电压、电感电容值和占空比等。
同时，还可以优化控制策略的参数，如PID（Proportional-Integral-Derivative）控制器参数。
3. 稳态和动态分析：在参数配置确定后，工具能够进行稳态和动态分析。
稳态分析包括输出电压、输出电流、开关电流和功率损耗等的计算和优化。
动态分析则涉及响应时间、过渡过程和稳定性评估等。
4. 电磁兼容性分析：工具还可以进行电磁兼容性（EMC）分析，评估DC-DC Buck变换器在工作过程中产生的干扰和抗干扰能力。
通过优化布局和滤波器设计，减少电磁干扰，提高系统的可靠性和稳定性。
连续（CCM）及非连续（DCM）导通模式
CCM Continuous Conduction Mode 连续导通模式DCM Discontinuous Conduction Mode 非连续导通模式CCM连续模式：变压器磁能尚未释放完毕，或激磁电流未下降到零时开关管再次导通，开关管电流从这个还未下降到零的激磁电流开始上升，即开关管电流不是锯齿波，是侧梯形波，因全过程中没有前后级同时关断的时刻，VDS波形后肩没有低频波。
90V输入，IPK波形 90V输入，VDS波形DCM断续模式：变压器磁能释放完毕，或激磁电流下降到零，再延时后开关管导通。
开关管电流从零开始上升，开关管电流为锯齿波。
在中间的延时段，前后级同时关断，因输出电压门槛，关断后还有少量能量未释放完，在变压器内部形成振荡波，即VDS波形后肩低频波（由于是分布电容与变压器激磁电感与漏感的和形成的，故频率较低。
而尖峰电压为分布电容与漏感形成的，频率高）。
264V输入，IPK波形 264V输入，VDS波形临界模式：即DCM模式中的激磁电流下降到零点时开关管马上再次导通，没有延时，开关管电流为锯齿波，VDS波形后肩没有低频波。
（其实也有类似DCM 模式下的输出门槛电压造成磁能未完全释放，但能量很低，开关管再次导通时起始电流基本接近零，可以忽略）即激磁电流还未下降到零时，开关管再次导通为CCM模式；下降到零时马上导通为临界模式；下降到零再延时开关管才导通为DCM 模式。
锯齿波电流起始端的电流尖峰是寄生电容对开关管充放电引起的，电容中的电流能突变，电压不能突变；电感上的电压能突变，电流不能突变。
相对来说，MOS管关断后无电流通过（绝对来说，还是有很微弱的电流振荡），变压器的储能通过次级及外围分布参数续流释放能量，分布参数形成尖峰冲击振荡。
由于开关管引脚D还“挂靠”在上面，能感受到其压力即电压。
上图电流波形上的，那个尖峰是由哪产生的，有的电流波形朝也也会有这个尖，开通瞬间的电流尖峰是次级二极管的反向恢复以及分布电容放电产生的。
开关电源设计必须了解什么是DCM与CCM，它们都有哪些优缺点？
开关电源设计必须了解什么是DCM与CCM，它们都有哪些优
缺点？
断续模式（DCM）与连续模式（CCM)是开关电源最常用的两种工作模式。
当初级开关管导通前，初级绕组还存在能量，不完全传递到次级，这种情况就叫连续模式。
若初级绕组能量完全传递到次级，则为断续模式。
那两种工作模式各有什么优缺点呢？
连续模式（CCM）
1、优点
初级峰值电流相对较小，但会叠加较大的直流成分，需要增加气隙以防止变压器饱和；占空比跟输出的电流大小无关，故适合于负载电流变化较大的场合；对次级输出的电容要求相对较低，有利于降低电容的容量与体积。
2、缺点
次级整流二极管存在反向恢复的问题，从而引起发热与EMI问题；反馈补偿复杂，存在右半面零点的问题；需要较大的磁芯与较多的初级匝数。
断续模式（DCM）
1、优点
因为初级开关管开通前，次级整流二极管就已经关闭，所以不存在反向恢复的问题；反馈补偿容易，不存在右半面零点的问题，所以负载电流突变引起的瞬态响应更快，动态好，过冲也不会太高。
2、缺点
所有功率元器件承受的峰值电流都比较大，电流的有效值也大，在一定程度上会影响电路的效率；大的di/dt会带来EMI问题；因为
占空比跟输出的电流大小有关，要得到稳定的输出，必定有个最小负载的问题；对次级输出的电容要求也更高，否则会有很大的纹波问题。
所以一般输出功率小或输出电流小的电源适合采用DCM工作模式。
功率大或输出电流大的则适合用CCM模式。
一般是低压工作在CCM 模式，高压工作在DCM模式，这是较理想的选择。
CCM模式Boost开关变换器的非线性建模和仿真.
CCM模式Boost开关变换器的非线性建模和仿真CCM模式Boost开关变换器的非线性建模和仿真类别：电源技术DC-DC开关源具有高效率、高可靠性等优点,但由于PWM开关变换器是强非线性时变电路,要准确找到其解析解相当困难。
找到合适的模型进行仿真,对DC-DC开关电源的设计具有重要的作用。
本文以开关元件平均模型法为基础,同时运用了时间平均等效电路法、能量守恒法,研究了Boost变换器。
在考虑功率MOSFET管导通电阻、二极管正向压降和导通电阻、电感的等效串联电阻、电容的等效串联电阻、电感电流纹波的非理想的情况下,研究基本变换器在连续工作模式(CCM)下的电路平均模型,导出传递函数,进行稳态和动态小信号特性分析。
应用Matlab进行仿真和研究。
1 CCM下非理想Boost变换器建模图1所示为Boost变换器,图2为考虑变换器寄生参数所得到的等效电路。
其中,功率开关MOSFET等效为理想开关和导通电阻Ron的串联,二极管等效为理想开关、正向压降VF、导通电阻RF 的串联, RL 、Rc 分别是电感、电容的等效串联电阻( ESR)。
令开关S的开关周期为Ts ,导通时间为Ton ,则占空比D =Ton ⁄Ts。
可以依次建立Boost变换器的大信号模型和小信号模型。
图1 Boost变换器。
图2 考虑寄生参数的等效电路。
1.1 Boost变换器大信号模型考虑纹波影响的Boost变换器电感电流及开关电流: 且平均电感电流, 电流纹波△iL=。
电感电流一个周期的有效值为: 电感电阻的导通损耗功率为: 所以电感电阻RL 在一个周期内的等效电阻为: 同样,通过开关S电流的有效值为: 该电流的平均值：PRON为Ron的导通损耗功率, R‘on为Ron的等效电阻。
同样可以得到RF 的等效电阻:根据式(7) , R ′on在电感支路中的电阻值可等效为: R ′F在电感支路中的电阻值可等效为: 再将三个串联的等效电阻合并, 得到电感支路中的总等效电阻为: 将二极管正向压降VF 折算到电感支路,由：求得VF 的等效压降为(1 - D) VF。
BUCK变换器轻载时三种工作模式原理及应用
BUCK变换器轻载时三种工作模式原理及应用BUCK 变换器是一种常见的 DC-DC 变换器，用于将一个较高电压的直流输入 voltage 输入转换成一个较低电压的直流输出 voltage 输出。
在轻载条件下，Buck 变换器可以采用三种不同的工作模式，即连续导通模式（Continuous Conduction Mode，简称 CCM）、脉冲调制模式（Pulse Width Modulation，简称 PWM）以及脉冲频率调制模式（Frequency Modulation，简称 FM）。
下面将详细介绍这三种工作模式的原理及应用。
1.连续导通模式（CCM）：在连续导通模式下，Buck 变换器的开关管（开关管处于导通状态）一直处于导通状态，当负载电流小于或等于开关管的平均电流时，该模式适用。
在这种模式下，输出电压是由输出电感上的电流波形形状决定的。
当负载电流较小时，电感上的电流波形会连续地流过开关管，在每个开关周期开始时，电感电流从零电流重新开始增加，然后继续增加直到达到峰值电流，随后开始减小，最后回到零电流。
因此，在连续导通模式下，开关管的在每个开关周期中被连续地开启和关闭。
在应用方面，连续导通模式的Buck 变换器常用于对输出电压精确度要求较高的场合，例如高性能的电子设备、精密仪器等。
2.脉冲调制模式（PWM）：脉冲调制模式是一种开关时间控制模式，适用于轻载和中载条件。
在脉冲调制模式下，开关管的导通时间由控制电路根据负载和输入条件来决定。
随着输出电压的变化，控制电路会调整导通时间，以使输出电压保持在所需的目标值。
在每个开关周期内，开关管的导通时间和断开时间是固定的。
在应用方面，脉冲调制模式的Buck 变换器广泛用于电力转换系统、汽车电子设备等领域。
3.脉冲频率调制模式（FM）：脉冲频率调制模式是一种工作频率控制模式，在负载变化较大的情况下，能保持稳定的输出电压。
这种模式下，开关管的导通时间保持不变，而开关频率会根据负载需求进行调整。
CCM&DCM比较
CCM continuous current mode 即电感电流连续模式DCM discontinuous current mode即电感电流断续模式占空比=導通時間/周期当电感较小,负载电阻较大,或占空比小而周期大时,将出现电感电流已下降到零而新的周期却尚未开始的情况,在新的周期电感电流从0开始线性增加.这种方式称DCM,而CCM当然是电感电流一直在D2时期都有电放.它们各有优缺点了.在DCM状态,一般管子容易出现尖峰电流,同时输出直流电压纹波增大.当然,电感很大一般都是CCM模式,而电感确定后,占空比很小了,自然电感电流不能连续变成DCM模式,而至于重载,这样在开关关断时,电感快速放电,也容易使电流不连续即DCM.APFC如果用BOOST一般是工作在CCM下,而用反激式才工作在DCM下CCM的初级电流有效值小一些,峰值电流也小一些,所以CCM效率高一些.一般说来在低电压是都工作在CCM,高电压工作在DCM区域比较好!DCM狀態下在Tr ton期間,整個能量轉移波形中具有較高的原邊峰值電流,這是因為初級電感值Lp相對較低之故,使Ip急劇升高所造成的負面效應是增加了繞組損耗(winding lose)和輸入濾波電容器的漣波電流,從而要求開關晶體管必須具有高電流承載能力,方能安全工作.在CCM狀態中,原邊峰值電流較低,但開關晶體在ton狀態時有較高的集電极電流值.因此導致開關晶體高功率的消耗.同時為達成CCM,就需要有較高的變壓器原邊電感值Lp,在變壓器磁芯中所儲存的殘餘能量則要求變壓器的體積較DCM時要大,而其他系數是相等的.綜上所述,DCM與CCM的變壓器在設計時是基本相同的,只是在原邊峰值電流的定義有些區在實際設計中通過調整氣隙大小來選定能量的傳遞方式(DCM / CCM) . 若工作於DCM方式,傳遞同樣的能量峰值電流是很高的. 工作中開關Tr,輸出二极體D以及電容C產生最大的損耗,變壓器自身產生最大的銅損(I2R). 若工作於CCM方式,電感較大時,電流上升斜率低雖然這種狀況下損耗最小,但這大的磁化直流成分和高的磁滯將使大多數鐵磁物質產生磁飽和. 所以設計時應使用一個折衷的方法,使峰值電流大小適中,峰值與直流有效值的比值比較適中. 只要調整一個合適的氣隙,就可得到這一傳遞方式,實現噪音小,效率合理之佳況.電感上面的能量是否已經被釋放完全,一般而言,在MOSFET導通時電感儲能,MOSFET截止時電感釋能,若以buck電路做解釋,如果輸出電流慢慢增加,超過其漣波電流值的1/2,就會開始進入CCM模式,所謂的CCM及DCM,就是指電感的操作條件.工作模式也不是绝对的,轻载的时候都是断续模式,一般希望在正常负载是电源工作在连续模式,这样功率开关上电流应力会小一些,缺点是需要相对来说比较大的磁元件.一般来说小功率的可以采用断续模式设计,大功率的采用连续模式设计.但实际工作中经常会出现不同工作模式的转换./| /|/ | / |/ | / |/ | / |__________/ |_______/ |________ Ids非連續模式DCM/| /|/ | / |/ | / || | | || | | |__________| |_______| |________ Ids 連續模式CCM。
理清头绪 反激的DCM与CCM是怎样工作的？
理清头绪反激的DCM 与CCM 是怎样工作的？
对于反激的DCM 与CCM 工作状态大家议论的很多，但大多并没有讲解透彻，经过小编整理网友“amonson”的精华帖，希望与大家共同研究，力图把这个问题完全讲明白。
废话不多说，先上初级线圈电流波形：
图中Ipk1 表示DCM 条件下的电感峰值电流，Ipk2 表示CCM 条件下的电感峰值电流。
如果我们要设计一个反激电源，要求输出电压Vo、输出电流Io，输入最低直流电压Vin、输入最高直流电压Vm。
设计的第一步先规定一个工
作频率f(当然频率的确定需要考虑很多因素，但这里只专注于讨论DCM 和CCM 工作模式，暂且直接规定f)，然后规定最大占空比D(反激通常在0.5 以下为佳)，现在分别按照DCM 和CCM 模式进行设计：
1、因为输出功率等于输入功率乘以效率，而输出功率为Vo*Io，输入电压范围也已知，所以首先假定效率并计算初级电流。
如果我们设计为DCM 工作方式，显然峰值电流更高，但由于其能量完全传递，在散热允许的条件下，DCM 方式可以用相对较小的磁芯输出更大的功率。
2、初级电流确定后，就可以由此计算出初级所需的电感量L。
因为KRF 一定小于1，所以L2 一定大于L1，即同样输出功率、同样输入电压、同样开关频率和占空比、同样效率时，DCM 的电感量一定小于CCM 的电感量。
3、选择合适的磁芯
Vo 和Io 已知，Bm 由磁性材料和工作温度决定，由于采用有效值进行计算，所以Kj 可以取8A/mm2，但需要注意趋肤效应。
初级线圈窗口利用率Kw，假设用圆线把窗口绕满，则总的利用率为3.14/4=78.5%；再假设辅助绕组、屏蔽。
开关电源工作模式详细介绍
开关电源工作模式1引言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。
2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。
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。
反激式开关电源的基本工作模式及输入输出关系
反激式开关电源的基本工作模式及输入输出关系反激式开关电源的基本工作模式及输入输出关系(2012-04-20 11:09:07)电源的三中基本工作模式介绍如果按照开关电源内部储能电感或储能变压器在开关周期内的能量存储状态区分，则其基本工作模式可分为三种：电流连续模式(CCM)，电流断续模式(DCM)及电流临界模式(BCM)。
在这三种模式中，BCM模式其实为CCＭ与DCM模式的特殊形态:- BCM模式: 若在每个开关周期开始或结束时，储能电感或储能变压器所存储的能量刚好释放到0（对应的，其内部的最小磁通Φmin也刚好为0），那么，此时电源工作在BCM模式下；此工作模式在变频（PFM）或RCC电源中较为常见；- CCM模式: 若每个开关周期开始或结束时，储能电感或储能变压器中最小磁通Φmin不为0，则变换器工作在CCM；此时储能电感或储能变压器还有残余能量存储；另外，从电流波形上来看，其中有直流分量存在；采用CCM模式可以有效降低开关管的电流应力，但需要较大的电感量；- DCM模式: 若每个开关周期开始或结束前，储能电感或储能变压器中最小磁通Φmin已经为0，那么变换器工作在DCM。
此模式下电源工作比较稳定，反馈设计也较简单，但开关管的电流应力会较大。
- CCM、BCM与DCM模式的转换当电源设计在CCM模式下时，理论上：1）当输入及输出电压保持不变的时，若负载阻抗逐渐增加(输出电流减少)：* 保持CCM工作模式，占空比不会发生变化，直到上面图示中的Ipp2=0或Isp2=0为止，* 当负载电流减少到刚好使Ipp2=0或Isp2=0时，电源进入BCM 模式，* 若继续减少负载电流，Ipp2或Isp2仍为0，但电源进入DCM 模式，* 对Buck或隔离式Buck拓扑(如Forward,Push-Pull,Half-bridge,Full-Bridge等)，若电源进入DCM模式，则占空比将按下面规律变化：式中: D：为占空比；T: 开关周期(S)；R：输出负载(欧姆)；L: 输出储能电感感量(H)；Vo:输出电压(V)；Vns：输出储能电感的输入电压；另外，对Buck或隔离式Buck拓扑来说，CCM模式下需注意的是，若占空比设计超过0.5，则需要注意当占空比跨越0.5时，反馈系统可能不稳定；若采用电流反馈，则需要作电流斜率补偿；2）反之，电源将从DCM变化到BCM，之后进入CCM模式；3）当输出负载保持不变时，若逐渐增加输入电压，电源将会从CCM变化到BCM，之后进入DCM模式；这也是为什么在设计计算时要验证最小占空比的原因之一(另一重要原因是要降低开关管的导通交越损失，确保开关周期内最小导通时间ton比开关管本身的开通时间要长的多；一般MosFET的开通时间约为100nS 左右，而ton要确保在1uS以上)；反激式开关电源的基本工作模式及输入输出关系反激式开关电源的基本原理图1 BCM&CCM模式- BCM&CCM模式下的电压关系：a.在开关管导通时，一次绕组电压(Vin)与二次绕组电压(Vos)之间的关系：，开关管承受电压：，整流管承受电压：；b.在开关管关断期间，二次绕组电压(Vns)与一次绕组电压(Vor)之间的关系：；式中，开关管承受电压：根据伏秒规律,如图中所示，有: ，即：，所以：- BCM&CCM模式下的电流关系：a.在开关管关断瞬间，根据能量守恒[ ]，一次绕组存储能量：，它应等于二次绕组释放的能量：因此：，由于电感量与圈数平方成正比，故而，所以，这就是反激式变压器的安匝数规律；b.在开关管导通瞬间，根据能量守恒同样有[]:二次绕组停止能量释放，变压器剩余能量：，它也是一次绕组开始储能的起点：，因此：；c.假设在开关管导通期间(ton内，非整个周期)，一次绕组的平均电流为Ipm，而关断期间(toff)二次绕组的平均电流为Ism，根据能量守恒同样有；由上面的分析结果可验证反激式变压器的安匝数规律；若圈数比为n，则;2 DCM模式如图所示，在整个周期T内：1）开关管导通期间(ton)，变压器进行能量存储；2）开关管关断期间(toff=tr+td)：* 变压器在tr时间内将能量完全释放：，* 变压器在td时间内不工作；若td=0,则变压器进入BCM。
ccm dcm 应用功率段
ccm dcm 应用功率段DCM模式适用于低功率、低频率的应用，而CCM模式适用于高功率、高频率的应用。
在电力电子转换器的应用中，DCM和CCM是两种常用的工作模式。
这两种模式各有其特性和适用范围，对于应用功率段的覆盖也有所不同。
DCM (Discontinuous Conduction Mode) 模式DCM模式通常适用于较低的功率范围，这是因为该模式的特点是在一个开关周期内，电感电流的峰值不为零，即电感电流在一个开关周期内是“断开”的。
这意味着在开关周期的某个时刻，电感电流降为零，然后再次上升。
这种模式下的主要优点是，由于电感电流的平均值接近零，所以输出电压的纹波相对较小。
此外，DCM模式下的转换器具有相对较低的开关频率需求，这使得它适合于低频率的应用。
然而，DCM模式的缺点是它的能效相对较低，并且存在一个最小负载的要求，以确保电感电流在一个开关周期内断开。
因此，DCM模式在低功率、低频率的应用中更为常见。
CCM (Continuous Conduction Mode) 模式与DCM模式相反，CCM模式的电感电流在一个开关周期内始终不为零。
这意味着在每个开关周期中，电感电流都有正值和负值。
这种模式下，转换器的能效较高，因为电感电流的平均值不为零。
CCM模式适用于较高功率、较高频率的应用。
这是因为它可以提供更高的电压和电流输出，同时保持较低的纹波。
此外，由于CCM模式下转换器的开关频率可以很高，所以它可以实现更高的转换效率。
然而，CCM模式的缺点是输出电压的纹波相对较大，需要使用较大的滤波电容来减小纹波。
此外，CCM模式对负载变化的响应较慢，可能导致电压调节不稳定。
总结来说，DCM和CCM模式各有其优点和适用范围。
对于低功率、低频率的应用，DCM模式更为合适；而对于高功率、高频率的应用，CCM模式则更具优势。
在实际应用中，选择哪种模式取决于具体的需求和条件。
开关电源CCM与DCM工作模式
开关电源Buck电路CCM及DCM工作模式一、Buck开关型调整器:图1二、CCM及DCM定义：1、CCM (Continuous Conduction 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。
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：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，则开关周期延长，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或CRM（Critical Conduction Mode）。
图1通过花电感电流曲线表示了三种不同的工作模式。
图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Ip与谷值o电流I之差为纹波电流。
V三、CCM工作模式及特点根据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 提供偏置电流，出现负降压——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，及S1+S2=0。
S1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（in V -out V ）乘以D sw T ，而S2也是矩形高度-out V t 乘以（1-D ）sw T 。
DCDC Buck转换器CCM设计与仿真系统
DCDC Buck转换器CCM设计与仿真系统DCDC Buck转换器是一种常见的直流-直流电源转换电路，广泛应用于电子设备中。
反激型的Buck转换器常常用于需要降压转换的电源系统中，提供稳定的低压输出电压。
为了更好地理解和设计DCDC Buck转换器，采用CCM（连续导电模式）控制方式是一种常见的设计方法。
CCM设计可以实现更稳定的输出电压，更低的输出纹波以及更好的动态响应。
因此，本文将重点介绍DCDC Buck转换器CCM设计与仿真系统。
1. 系统概述DCDC Buck转换器CCM设计与仿真系统主要由以下模块组成：1.1 输入电源模块：提供输入电压给DCDC Buck转换器，一般为直流电压。
1.2 Buck转换器模块：实现降压转换功能，将输入电压转换为所需的稳定输出电压。
1.3 控制模块：采用CCM控制方式，监测输出电压并根据反馈信号进行控制调节，以实现稳定输出。
1.4 仿真模块：使用电路仿真工具进行DCDC Buck转换器的性能分析和仿真。
2. CCM设计步骤2.1 确定输入和输出电压：根据实际需求确定DCDC Buck转换器的输入和输出电压。
2.2 选择合适的开关元件：根据输入电压和输出电压的范围选择合适的开关元件，如MOSFET。
2.3 确定开关频率：选择合适的开关频率，一般较高的开关频率可以减小输出纹波并提高效率。
2.4 确定电感和输出电容：根据输入电压、输出电压以及所需纹波电流确定合适的电感和输出电容。
2.5 设计反馈控制回路：根据采用的控制策略设计反馈控制回路，监测输出电压并提供反馈信号。
2.6 仿真分析：使用仿真工具进行性能分析和仿真，评估设计的稳定性、效率和输出纹波等参数。
3. 仿真系统介绍在DCDC Buck转换器CCM设计过程中，借助电路仿真工具能够有效地分析和优化设计方案。
下面将详细介绍仿真系统的几个关键功能。
3.1 输入参数设置：仿真系统提供设置输入电压、输出电压、开关频率、电感和输出电容等参数的功能。
反激变换器DCM与CCM模式的优缺点
反激变换器DCM与CCM的优点与缺点比较
Flyback变换器分为DCM与CCM模式,两种工作模式各有优点与缺点，下面就将两种模式逐一比较：
DCM模式优点：DCM模式的原边电流与副边电流如下图所示：
由于在下次开通的时候副边整流二极管的电流已经降低到零。
优点是：不连续模式电路的响应更快且负载电流或者输入电压突变引起的输出电压尖峰更低；由于整流管是零电流关断，所以尖峰电压更小，损耗更低，整流管开通的时候损耗更低。
缺点是：在同等功率等级的情况下，尖峰电流更大，及原边与副边的损耗更大（有效值变大）。
电容承受的纹波电流更大。
在又DCM进入CCM模式下会出现振荡。
而DCM模式与CCM模式的不同最大在于电感量的不同。
不连续模式下次级电流峰值可以达连续模式下峰值电流的两倍。
另外不连续模式下初级电流更大也会导致严重的RFI问题。
不连续模式下会产生很高的电流尖峰，从而会导致很高的尖峰电压，所以需要较大的LC滤波器。
另外，关断瞬间次级较大的峰值电流流入，输出滤波电感造成较大的di/dt,也会在在输出母线上产生严重的噪声。
Flyback CCM模式的原边与副边的电压与电流模式如下图所示：
CCM模式下，电流尖峰较小，但是由于开通与关断都是不是零电流，所以会有较大的开关
损耗，反应较慢，在输入电压突变与负载突变时会有较高的电压尖峰。
同时整流二极管由于不是零电流关断，有较大的尖峰，同时原边MOS管也会有较大的开通损耗。
DCM和CCM
1）关于开关电源的CCM和DCM状态是指变压器磁化电流，其实反激式开关电源副边电流工作状态有三种：磁化电流的临界状态：此时初级关断电间Toff=次级电感与输出电压之比再除以次级峰值电流。
磁化电流的非连续状状DCM：Toff>次级电感与输出电压之比再除以次级峰值电流。
磁化电流的连续状状CCM：Toff≤次级电感与输出电压之比再除以次级峰值电流。
2）正激与反激电源的模式原理单端反激式是初级MOS导通时次级二极管关断，而正激是同步的。
3）想了解开关电源先学习电学电工与磁学后看看电源网。
CCM和DCM反激式转换器的电流波形由反激式转换器的基本工作原理可知：在主开关管开通ton期间，变压器储能；在主开关管关断toff期间，变压器释放磁能并输出给负载。
当一个开关周期Ts结束时，变压器的储能若没有完全释放到零，则可以认为反激式转换器工作于CCM模式。
其特点是，在一个开关周期内变压器初级绕组和次级绕组交替有电流流过。
反之，开关周期结束时，变压器储能完全释放，则反激转换器工作于DCM模式。
其特点是，在toff 期间，有一段时间转换器的输入、输出电流均为零。
CCM反激式转换器工作于CCM和DCM时，开关电流ir和负载电流ir的波形分别如图（a）和（b）所示。
若iv的峰值为Ip，则的峰值为I＇p，式中，n为变压器初、次级绕组的匝数比。
图1 反激式转换器的输人、输出电流波形图1为反激式转换器（注意：不是反激PFC转换器）的稳态电流波形，因此，电流峰值为常数。
实际上，对反激式PFC转换器来说，为了实现功率因数接近于1，每个开关周期的电流峰值跟随输入电压μ波形变化而变化。
CCM反激式转换器的输人、输出电流波形接近于矩形如图1（a）所示，但幅值（波幅）按一定斜率上升或下降。
DCM反激式转换器的输入、输出电流波形为三角波如图1（b）所示。
而且在t∈［（Du＋Du2）Ts,Ts］期间，负载电流和开关电流均为零。
占空比Du＝ton/Ts,DU2TS则为toff时间内输出二极管的导通持续时间。
ccm dcm 电感电流 占空比 关系
ccm dcm 电感电流占空比关系下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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开关电源CCM及DCM工作模式
开关电源Buck电路CCM及DCM工作模式一、Buck开关型调整器:图1二、CCM及DCM定义：1、CCM (Continuous Conduction 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。
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：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，则开关周期延长，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或CRM（Critical Conduction Mode）。
图1通过花电感电流曲线表示了三种不同的工作模式。
图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o I 的平均值，峰值电流Ip 与谷值电流V I 之差为纹波电流。
三、CCM 工作模式及特点根据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 提供偏置电流，出现负降压——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，及S1+S2=0。
S1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（in V -out V ）乘以D sw T ，而S2也是矩形高度-out V t 乘以（1-D ）sw T 。
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整流 脉冲电
滤波
稳压直流电
2013/7/7
5
一、什么是开关电源（3）
开关电源：泛指，电路中电力电子器件工作在高频 开关状态的直流电源。
– 电力电子器件工作在开关状态，损耗很小，因此整机效率高 – 其隔离和电压变换的变压器T是高频变压器，体积大大缩小，重
量大大减轻 – 输出直流电压可高可低
Specs: 48Vdc to 9.6Vdc/53A, Eff.=96.8%, Power Density: 19W/cm3 (312.3W/in3).
2013/7/7
9
一、什么是开关电源（7）
高效率电源的需求
应用管理器
公用电网
微型发电机
整流器 应用管理器
DC/DC
逆变器
DC/DC
DC/DC
直流负载
不断的增加功率密度和更高的工作效率。数字控制开关电源技术日 益得到广泛应用
2013/7/7
8
一、什么是开关电源（6）
High f/Eff./Power Density Conversion
Single Module
3 Modules On The Bench
500W Quarter Brick Bus Converter
20kHz – 20世纪80年代：IGBT功率MOSFET的出现——大功率开关电源开始
广泛应用 – 20世纪80年代开始：软开关技术的发展——开关频率不断得到突破，
100kHz，1Mhz，10MHz……。 – 20世纪90年代：功率因数校正电路——绿色电源（对电网无污染） – 21世纪：电力电子电磁兼容技术发展、磁集成技术得到大力发展，
L I L2
Ts
Uo
2＝ 2L
RTs
• 变压器伏秒平衡：
N2 N1
Ui DTs
UoTs
2013/7/7
M Uo N2 D N2
Ui N1 N1
D22L N2 RTs N1
1 K
, 其中K
RTS D22L
37
三、 主电路工作原理（7）——反激
将负载R按照L/TS进行归一化后
Uo Ui
与负载R之间的关系
电源：提供电能的装置
• 把其他形式的能转换成电能的装置 叫做电源
– 水利、火力发电机： • 机械能、热能
– 干电池： • 化学能
– 计算机电源： • 交流电
– 太阳能电池、风能 • 太阳能、风能 网
电网电能 电能 直流电
电能/并
• 本书所指电源是：输入输出都是电
2013能/7/7 的电能变换电源。
iL2
iL2折算到原边
iL1折算到副边
2013/7/7
反激式变换器工作在CCM工作模式时的各个波形(1)
34
三、 主电路工作原理（7）——反激
Ud
开关管截止时的等效电路二 （DCM)
注意：不管反激式 变换器工作于CCM 还是DCM模式， 原副边绕组电流都 是断续的！
2013/7/7
iL1 iL2
DTS
单端正激式变换 器(FORWARD)
50～200W
小型仪器、仪表，家用电器等电源，自动化设备 中的控制电源
推换式变换器 (PUSH－PULL) 半桥式变换器 (HALF BRIDGE) 全桥式变换器 (FULL BRIDGE)
100～500Ｗ
100～5000W
500W～ 30kW
控制设备，计算机等电源 焊机，超声电源，计算机电源等 焊机、高频感应加热，交换机等
4
一、什么是开关电源（2）
线性电源：
– 调整管工作在线性放大状态，调整 管损耗大，需要较大的散热装置。
– 工频变压器体积大，重量重。
线
– 整机效率低，只有60%左右，高输
性 电
入电压时更加低。
源
– 输出电压比输入电压至少要低2.5伏。
220v 18v
交流输入
晶体管
电压给定
15v
直流 输出
工频交流电 高压
20D13T/7s /7 Ts
而在电感电流连续的情况下，输出电压不随
负载改变。
27
三、 主电路工作原理（4）——BUCK
将负载RU按o 照L/TS进行归一化后 UU与oi 负载R之间的关系
Ui
0.9
0.8
D=0.8
D=0.6
0.6
D=0.4
0.4
可见：
RTs L
5
10
15
电感电流连续时 ，Uo/Ui=D； 电流断续时，总是有Uo/Ui>D，负载越小（负载电阻越大），则Uo越高。 输出空载时，Uo＝Ui。
升降压型电路(BUCK-BOOST) CUK型电路
SPEIC型电路
ZETA型电路
隔离型电路
单管（双管）正激型电路（FORWARD) 反激电路(FLYBACK)
半桥型电路(HALF-BRIDGE) 全桥型电路(FULL-BRIDGE) 推挽型电路(PUSH-PULL)
2013/7/7
17
二、 开关电源中的电力电子电路（2）
• 前面所述的各种开关电源，均可能工作于CCM或者DCM两种模式。 两种工作模式下，电压增益的表达式不一样。
• 开关电源工作于哪种工作模式，在开关电源的占空比不变的情况 下，与开关电源的负载大小以及电感的大小有关系。
2013/7/7
22
三、 主电路工作原理（2）
开关电源稳态分析的两个基本原理
• 1.电感的伏秒平衡：稳态条件 下，电感两端电压在一个开关 周期内的平均值为零
Ts
根据稳态时电容C的充电电流平均值为0
ug
Ts
uL DTs Ui –Uo
DTs
–Uo
iL
IL
t
1 2
I
L
(
D
)
Uo R
，
电感方程：
L IL DTs
Ui
t
M Uo Ui
1 4K 2K
1
,
其中K＝
2L D2Ts
R
在电感电流断续的情况下，Uo=DUi不成立。
t 在电感电流断续的条件下，电路其它参数不 变而电路负载改变时，输出电压发生改变；
电网
2013/7/7
整流器
DC/DC
逆变器
电机
DC/DC
DC/DC
直流负载 10
一、什么是开关电源（5）
开关电源的新问题：
– 各元器件在高频工作状态时，不能忽略其寄生参数对电路工作 产生的影响，引起电压尖峰、热损耗问题。 如变压器的漏感，电感寄生电容，电容寄生电感，开关管寄生电 容等。
– 各器件非理想工作特性，如变压器激磁电感不是无穷大，二极 管有反向恢复特性，开关管在关断和开通过程中电压电流重叠 等，带来热损耗和EMI 问题。
这类电源的共同特点：具有高频变压器、直流稳压是从变压器次级
绕组的高频脉冲电压整流滤波而来。变压器原副边是隔离的，或是
部分隔离的，而输入电压是直接从交流市电整流得到的高压直流。
2013/7/7
19
二、开关电源电路拓扑的实用选择方法
• 升压或者降压：输入电压总是比输入电压低吗？ • 占空比的实际限制：输出电压和输入电压是否相差5倍以上？ • 多少组输出：是否多于1组，是否很多？ • 隔离要求：如果需要隔离，就需要变压器 • EMI要求：EMI要求高，不适合采用输入电流不连续的拓扑。 • MOSFET还是双极性晶体管：功率大？开关频率高？ • 电流连续还是电流断续：需要空载工作吗？ • 同步整流：输出电压很低？ • 电压模式控制和电流模式控制：如果输出电流很大，选用电压模
N1Uo
N 2U i
D=0.8
4
D=0.7
2.4
D=0.5
1
RTs L
50
100
150
可见：反激式在DCM模式时，输出电压随着负载减
• 2.电容的充电平衡：稳态条件 下，电容电流在一个开关周期 内的平均值为零
ug
Ts
uL DTs Ui –Uo
DTs
–Uo
t
t
iL t
–Uo/R
2013/7/7
23
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、 主电路工作原理（3）
基本的脉冲宽度调制波形 • 这些拓扑结构都与开关式电路有关。 • 基本的脉冲宽度调制波形定义如下：
TON TOFF
12
非理想变压器
2013/7/7
13
一、什么是开关电源（8）
开关电源产业当前关注的技术
2013/7/7
14
一、什么是开关电源（8）
开关电源设计的步骤
• 电路拓扑选择——《电力电子技术》
• 元器件选择——《电力电子器件》
• 辅助电路如启动电路、供电电路、吸收电路设计等
• 控制系统反馈设计——《自动控制理论》
2013/7/7
28
三、 主电路工作原理（5）——BOOST
BOOST电路工作于CCM和DCM
iD
注意：BOOST电路工作于CCM时，D不能很接近1，工作于 D2C013M/7/时7 不能令负载开路，否则高压令电路元器件要损坏。29
三、 主电路工作原理（6）——BUCK-BOOST
升降压电路工作于DCM模式
25
三、 主电路工作原理（4）——BUCK
BUCK电路工作于CCM和DCM时的电感电流波形
2013/7/7
M Uo D Ui
M Uo D Ui
M Uo ? Ui
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三、 主电路工作原理（4）——BUCK
电感电流断续情况下的电压增益表达式
根据稳态时电感伏秒平衡原理：