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CCM(连续导通模式)和 DCM(不连续导通模式)两种操作模式

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对于DC-DC 转换器而言,有CCM(连续导通模式)和 DCM(不连续导通模式)两种操作模式。在 CCM 中,电感器电流始终连续且永远不会降至零。这意味着电源开关中始终存在一些导通,并且电源从输入端连续传输到输出端。 CCM 通常比 DCM有更高的效率,但它需要更大的电感器和电容器,这会使转换器体积更大且更昂贵。在 DCM 中,电感器电流可以在部分开关周期内降至零。 这意味着存在电源开关关闭且不导通的时间段。 DCM 的效率通常低于 CCM,但它允许使用更小的电感器和电容器,这可以使转换器体积更小且更便宜。在设计电源转换器时,仔细考虑 CCM 和 DCM 之间的权衡非常重要,因为模式的选择会显着影响转换器的尺寸、成本和效率。接下来就详细介绍一下CCM 和 DCM。
CCM(连续导通模式)
如果负载电流在整个周期内从未变为零,则称转换器处于连续导通模式。降压器在 CCM 中设计用于更高的负载,DCM设计以用于更轻的负载。要了解其来源,让我们看一下电感电流纹波方程和负载电流。电感纹波电流ΔI L可以按下面的公式计算
                              
流经二极管的最小电流为 (I- ΔI L )。需要注意的是,负载电流 I 取决于负载,而 ΔI L不取决于负载。由电感纹波方程可知,电感电流纹波的大小与电感值成反比。如果减小电感值,则纹波会增加。进一步降低电感值会增加纹波电流,使纹波电流可能变得大于负载电流。那时,转换器的工作模式将从 CCM 变为 DCM,因为负载电流将在某个时间段变为零。
增加负载电阻会降低负载电流。如果我们增加负载电阻,直到负载电流等于电感纹波 ΔI L。我们就会发现CCM 和 DCM 之间的切换边界条件,如果我们进一步增加负载会将转换器工作模式从 CCM 更改为 DCM,电流变为零后会立马开始增加。
进一步增加负载电阻将进一步降低负载电流,这会将降压转换器的工作模式从 CCM 更改为 DCM。当负载电流减少到小于电感纹波电流时,转换器工作模式会立即改变。DCM 的条件是 I < ΔIL。下图显示了 DCM 模式。由于负载电流过早地降至零。这意味着电流在开关打开之前变为零。在 CCM 模式下能稳定工作的转换器在 DCM 模式下也将稳定工作。CCM的传输功率与占空比D近似成正比,而DCM的传输功率与占空比D的平方近似成正比。由此可见DCM比CCM有优势。
DCM 模式(不连续导通模式)
当转换器开始在 DCM 中运行时,转换器的某些属性会发生变化。下面给出了其中一些属性,输出阻抗增加,移除负载后,也就是空载后,对输出电压的控制可能会不稳定,在开关节点上可能有较大的振铃产生。因此,它会产生微秒级的较大电场干扰,从而导致辐射EMI性能较差。这是由于 DCM 对电感器进行完全充电和放电,因此初级电流纹波比 CCM 大得多。这种电流纹波会产生变化的信号,然后由于初级电流回路中不同组件的类似天线的行为而传播,从而产生显着水平的电磁干扰。另一方面,DCM 反激式转换器还实现了零电流开关,这使得它更加节能,因为它减少了整流二极管的反向恢复。

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