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=

（V

IN -V

OUT

）*Ton/（0.2Io）

而Ton=（V

OUT /V

IN

）*T，最终可得

其中，L为电感感量，单位H；

V

IN 为输入电压，单位V；V

OUT

为输出电压，单位V；

I

O

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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