boost电路为什么有DCM模式

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美杜莎|  楼主 | 2021-10-8 14:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
各位大佬,有一个疑问想问一下大家;
BOOST存在CCM模式,就是电感上面的电流不会达到0;
但是为什么会存在DCM模式呢,DCM的情况下,电感电流达到了0,这个真是很难想想;
借用郭天祥讲的boost电路里面的2张波形:
我的疑问其实很简单,假设负载为RL;
那么在DCM模式下,不应该最小电流等于Imin=Vin÷Rl吗
因为,电感存储的能量放完,那应该会变成vin持续放电状态,而不应该为0;

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hk6108 2021-10-12 02:04 回复TA
不行,续流二极管要加也得加到 D 的负极,Q开通时,其逆导二极管是不起作用的。 
hk6108 2021-10-12 01:58 回复TA
@hk6108 :搞错了,倘若无 C ,则 CCM 也不管用,管子一开通,Vin 就落地,负载被管子旁路了,除非,在 Io 箭头位置加个电感(利用 Q 的逆导二极管续流)。 
hk6108 2021-10-12 01:49 回复TA
如果没有那个 C ,想要 Vo 平滑就得行 CCM 模式,Vin 还得要是纯直流。 
hk6108 2021-10-12 01:45 回复TA
DCM 时,Io 最小为零,注意你那图,Io 标示箭头的位置!! 

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HWM| | 2021-10-8 14:53 | 显示全部楼层
电感右端电压降至小于等于Vo时,二极管反偏或零偏,电感电流为零。此时,MOS管断开。

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美杜莎|  楼主 | 2021-10-8 17:06 | 显示全部楼层
HWM 发表于 2021-10-8 14:53
电感右端电压降至小于等于Vo时,二极管反偏或零偏,电感电流为零。此时,MOS管断开。
...

哦;
那这样我就有另外一个问题了;
输入Vin,输出Vout;肯定是Vout>Vin;
当电感电流下降,电感右端电压降至等于Vo时,此时二极管断开;
那么此时电感电流还不是为0(因为Vo>Vin,必然是电感充当了一部分能量,否则此时电感右端电压将为Vin),假设此时电流为I1;
二极管断开瞬间,电感电流没有了泄放路径,电流需要由I1跳变到0?电流跳变了?
此时不会产生一个反向电动势,提升电感右端的电压吗?

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king5555| | 2021-10-8 17:30 | 显示全部楼层
是否CCM和DCM主要在于电容C的储存电能的多寡。

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美杜莎|  楼主 | 2021-10-8 17:37 | 显示全部楼层
king5555 发表于 2021-10-8 17:30
是否CCM和DCM主要在于电容C的储存电能的多寡。

怎么理解啊?
我总感觉,最小电流,无非就是放电到Vin/Rl;
如果是二极管隔开导致电感电流为0的话,那应该会产生高压,继续放电才对,直至放电到Vout=Vin;

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HWM| | 2021-10-8 17:52 | 显示全部楼层
本帖最后由 HWM 于 2021-10-8 18:13 编辑
美杜莎 发表于 2021-10-8 17:06
哦;
那这样我就有另外一个问题了;
输入Vin,输出Vout;肯定是Vout>Vin;


“ 输入Vin,输出Vout;肯定是Vout>Vin”

确实,这里输出电压可以高于输入电压。

当电感右端电压降到低于输出电压时,电流为零(忽略漏电流)但电感电压未必是零。一旦电感电流维持为零,则电感右端电压几乎瞬间变为Vin。


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king5555| | 2021-10-8 18:19 | 显示全部楼层
美杜莎 发表于 2021-10-8 17:37
怎么理解啊?
我总感觉,最小电流,无非就是放电到Vin/Rl;
如果是二极管隔开导致电感电流为0的话,那应该 ...

在此电感负责升压,储能的是电容,如果电容量过小或者没接上,那么就会处于CCM。
有接适当的电容,如果负载趨向轻载或者没接,一旦电容端电压达标后,那么就处于DCM,甚至升压器停止动作。因为內部的誤差放大器的负反馈是侦测电容的端电压。

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coody| | 2021-10-8 20:46 | 显示全部楼层
断续模式时,电流会到0,连续模式则不会到0,基本上,开关电源的书本都有说明和计算的啊。

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美杜莎|  楼主 | 2021-10-8 21:24 | 显示全部楼层
HWM 发表于 2021-10-8 17:52
“ 输入Vin,输出Vout;肯定是Vout>Vin”

确实,这里输出电压可以高于输入电压。

不好意思,还是再麻烦你一下;假设Vin=5v,Vout=12V;
那么,如果没有电感的情况下,负载RL;
此时电流I1=Vin/RL(忽略D)

那现在回到boost状态,“当电感右端电压降到低于输出电压时,电流为零(忽略漏电流)但电感电压未必是零。一旦电感电流维持为零,则电感右端电压几乎瞬间变为Vin。
这里电感右端电压从Vmax下降,最低降低到12V的时候,电流应该不为0吧?
然后电感电流继续下降,电感右侧电压继续下降,最低不应该下降到Vin吗,下降到Vin后,负载端的电流为I1=Vin/RL;
那么此时该电流,不应该也经过了电感吗?
所以我的问题是,为什么电感电流会降低到0了?

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美杜莎|  楼主 | 2021-10-8 21:26 | 显示全部楼层
king5555 发表于 2021-10-8 18:19
在此电感负责升压,储能的是电容,如果电容量过小或者没接上,那么就会处于CCM。
有接适当的电容,如果负 ...

你的意思是,由于负载轻,所以后端的电流完全由电容提供,此时前端的“开关”其实是被停止了,所以电感电流为0?

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king5555| | 2021-10-8 22:06 | 显示全部楼层
美杜莎 发表于 2021-10-8 21:26
你的意思是,由于负载轻,所以后端的电流完全由电容提供,此时前端的“开关”其实是被停止了,所以电感电 ...

你管电感上的电流干嘛,自来水厂停水了,但你家并未马上停水,管线还仔留。
DCM是看开关SW是有停顿切換,时开时关的,水漕满了就不补水。
CCM是水漕一直满不了,必须一再的补水。

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HWM| | 2021-10-9 08:56 | 显示全部楼层
本帖最后由 HWM 于 2021-10-9 08:58 编辑
美杜莎 发表于 2021-10-8 21:24
不好意思,还是再麻烦你一下;假设Vin=5v,Vout=12V;
那么,如果没有电感的情况下,负载RL;
此时电流I1=V ...


“不好意思,还是再麻烦你一下;假设Vin=5v,Vout=12V;
那么,如果没有电感的情况下,负载RL;
此时电流I1=Vin/RL(忽略D)”


D(二极管)不能忽略,此时电流由电容供给。

“那现在回到boost状态,‘当电感右端电压降到低于输出电压时,电流为零(忽略漏电流)但电感电压未必是零。一旦电感电流维持为零,则电感右端电压几乎瞬间变为Vin。’
这里电感右端电压从Vmax下降,最低降低到12V的时候,电流应该不为0吧?”


电感右端电压降至12V及以下时,电感电流就几乎是零了(忽略漏电流)。

“然后电感电流继续下降,电感右侧电压继续下降,最低不应该下降到Vin吗,下降到Vin后,负载端的电流为I1=Vin/RL;那么此时该电流,不应该也经过了电感吗?”

前面说了,电感右侧电压降到Vo以下后电感电流就几乎为零了。由于电感此后电流维持零(MOS管关断),那么电感右侧电压将几乎瞬间变到Vin。此时,负载电流由电容供给,还是Vo/RL。

“所以我的问题是,为什么电感电流会降低到0了?”

上面已经答复了,原因是二极管(D)反偏和MOS管关断。

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GavinZ| | 2021-10-9 10:21 | 显示全部楼层
本帖最后由 GavinZ 于 2021-10-11 09:30 编辑

电感的电流不能突变,但它的电压可以。

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GavinZ| | 2021-10-9 10:43 | 显示全部楼层
本帖最后由 GavinZ 于 2021-10-11 09:31 编辑

这是稳态,当IL->0后,在Vout》Vin下,不可能有你说的Imin

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tianxj01| | 2021-10-9 11:13 | 显示全部楼层
为什么很难想象呢?
举个典型例子,你说你已经理解了CCM,也就是电流连续模式,那么在这个模式下,如果我们进一步减少负载电流,线路输入总归有一个临界值,当负载电流到某个值,则输入电流在一个固定占空比情况下,输入电流、输出电流每次都到零,而当负载电流进一步减少,则当固定导通时间,其输入电流从零开始,到最大值关闭,输入能量还是一定的,但是负载电流在一个标准截止时间,其电流没法减少到0,系统自然调整延长截止时间,让下降的电感电流,平均分摊到负载的电流相同,这时候,肯定会有一段时间,电感既没有输入电流也没有输出电流,(当然负载电流始终在输出)。
我们用一个实际数据计算过程来理解,假如负载电流=1A,占空比0.5,升压比1:2,则DCM-CCM的临界瞬时电流=4A,这时候,MOS管50%导通时间,电感电流从0开始上升,到4A截止,然后,电感峰值电流4A整流输出,线性下降到0,50%时间峰值4A锯齿波,50%平均电流2A,平均到全周期=1A。
接着,负载电流降低到0.5A,升压比在系统控制下,还是1:2,导通时间还是这么长,则峰值电流还是4A,很显然,下降速度还是这样,在原来50%时间下降到0,则MOS截止时间必须延长到等效平均等于0.5A负载电流,否则电压就过高了。

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叶春勇| | 2021-10-9 12:21 | 显示全部楼层
tianxj01 发表于 2021-10-9 11:13
为什么很难想象呢?
举个典型例子,你说你已经理解了CCM,也就是电流连续模式,那么在这个模式下,如果我们 ...

楼主说的,电感电流到0,能量哪去了。
现实情况就是二极管关断后的振荡。

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st.you| | 2021-10-9 12:28 | 显示全部楼层
本帖最后由 st.you 于 2021-10-9 12:31 编辑

BOOST,各种工作状态 CCM DCM,输出电压不变是前提。如果输出电压降低到Vin,忽略二极管的压降,L的电流当然是Vin/RL。当正常工作稳压了,Vin小于Vo,二极管是截止的,除非电感储能释放,只要电感参与进来,就允许存在DCM,CCM的状态。


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叶春勇| | 2021-10-9 12:31 | 显示全部楼层
本帖最后由 叶春勇 于 2021-10-9 12:35 编辑
美杜莎 发表于 2021-10-8 17:06
哦;
那这样我就有另外一个问题了;
输入Vin,输出Vout;肯定是Vout>Vin;

二极管关断后,电感的能量从mos管的几个寄生电容,来回振荡。这是个emi问题。
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一般都是这种方法解决,vds加rc,吸收掉。
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理论上进行拓扑分析,可以忽略。

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tianxj01| | 2021-10-9 15:20 | 显示全部楼层
本帖最后由 tianxj01 于 2021-10-9 15:23 编辑
叶春勇 发表于 2021-10-9 12:31
二极管关断后,电感的能量从mos管的几个寄生电容,来回振荡。这是个emi问题。

一般都是这种方法解决,vds ...

给你补充一下:
在CCM,由于有分布电容存在,当电感电流归零,电容上电压是输出输入电压差的电压,而电感能量归零,然后只要MOS没有进一步动作,则变成LC衰减谐振过程。也就是理论上CCM到电感断流,电感能量是归零的,没有所谓的剩余能量,只是寄生电容有电压,是电容对电感放电产生震荡。
具体波形是导通段低电平,然后是电感释放能量段,电压上升到升压电压,输出一个合适时间段方波,然后因为电流归零,方波开始LC谐振下降到低于输入电压高度这样来回震荡,待能量消耗完,则会真正的维持平顶,电压等于VCC,然后等下一次导通。
该震荡对器件无害,但是对EMI有害,非要进行处理,可以进行RC吸收。

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tianxj01| | 2021-10-9 15:44 | 显示全部楼层
叶春勇 发表于 2021-10-9 12:31
二极管关断后,电感的能量从mos管的几个寄生电容,来回振荡。这是个emi问题。

一般都是这种方法解决,vds ...

我画了一个图,看看还像那么回事情吧: 图形1.png
等电感电流断流,电感能量确实没了,但是电容上有有效电压,开始放电,直到衰减震荡到Vcc。
如果没有这个寄生电容,则Vout结束后,电压直接跌落到Vcc水平,等待下一次导通。



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