开关电源Buck电路：CCM与DCM工作模式解析

"本文主要介绍了开关电源Buck电路的工作模式，包括连续导通模式（CCM）和非连续导通模式（DCM），以及边界导通模式（BCM）。" 开关电源Buck电路是一种广泛应用的直流-直流转换器，它通过调整开关元件（如MOSFET）的占空比来改变输出电压。该电路的核心在于电感，其工作模式直接影响到电路性能和效率。 一、Buck开关型调整器： Buck电路由开关、电感、二极管和滤波电容等组成，通过调整开关的开闭控制电感电流，从而改变输出电压。电感存储能量并在开关断开时释放，二极管则确保电流在电感中连续流动。 二、CCM（连续导通模式）与DCM（非连续导通模式）： 1. CCM：在每个开关周期内，电感电流始终保持不为零，这意味着电感中的磁通量在整个周期内都不会回到零。在开关关闭时，电感继续向负载提供电流，通过二极管进行续流。 2. DCM：与CCM相反，电感电流在每个周期内会降到零，电感会在每个周期结束时被“复位”，即功率开关再次闭合时，电感电流为零。 3. BCM（边界导通模式）：介于CCM和DCM之间，控制器监测电感电流，当电流为零时立即闭合开关。BCM也被称为临界导通模式（CRM），因为其工作频率可变，取决于电感电流和截止斜坡。 三、CCM工作模式及特点： 在CCM下，电感电流在开关周期内连续，使得电感两端的平均电压为零。输出纹波电流由峰值电流与谷值电流之差决定。CCM的优点是输出电压相对稳定，且在理想情况下，传递函数与输出负载无关。然而，实际应用中，由于开关动作和电感电流的变化，这种独立性并不完全准确。 四、电感电流尖峰问题： 在开关闭合时，电感SW/D点的电流波形可能出现尖峰，这可能是由于开关瞬间关闭导致的电压瞬变。这种现象在电压测量中更为明显，如图4和图5所示。尖峰的产生有两个主要原因：一是开关切换瞬间对二极管产生的反向电压冲击；二是电感电流的快速变化导致的电压瞬变。这些问题可能需要采取措施，如添加缓冲电路或优化开关器件，以减少噪声和应力。 总结来说，理解和掌握Buck电路的CCM和DCM工作模式对于设计高效、稳定的电源系统至关重要。在实际应用中，需要考虑各种因素，包括电感的选择、开关器件的开关损耗、纹波电流的控制以及尖峰电压的抑制，以优化电路性能。