DCM与CCM

2023-11-16

1,什么是DCM断续工作模式,CCM连续工作模式。
首先,反激开关电源的工作模式有三种,连续模式,临界模式,断续模式。
在这里插入图片描述
如图为输出电流的波形图。由U=L(di/dt)得到di=(U/L)dt;输入电压U和电感都是定值,所以电流的三角形式(在某一固定输入电压情况下)斜度是固定的,但是随着负载变小,因为输出电压不变,输出电流就如上图,往下偏。但是在负载比较小,即我们的小功率电源,*它的电流就降到0A以下了,此时的工作电路就会出现问题(什么问题?),为了避免这种问题,就只能在电流达到0A时,断开输出电路的MOS,(使剩余的能量不再输出,电流就停留在0A,直至剩余能量震荡消耗完后,再继续下一个周期。这就是小功率采用断续模式的原因,也说明,断续模式是效率不高的。这种认识是错的,没有剩余能量,电流降到0,能量就放完了,就会一直为0,这里也不是刻意关断MOS的,而是本身电流为0,就正常停止了,不会反向,不要简单的认为上面的图中,电流降到0以下,而0以下是存在的,要灵活的思考,并不是需要0以下的部分,我的有效电流才较小,而是0以上的部分的有效值较小就可以了)。
在这里插入图片描述
连续模式下,输出电压与输入电压关系才是Vout=D
Vin;断续模式下并不止与占空比D有关,还与负载有关,这一点之前的认识是错误的,而且我们的电源都是小功率,断续模式,所以,输入输出电压的关系是上面图所示的关系式!

断续模式,其实就是在负载小,电流小,小到电流会降到0,并且还维持一段时间0电流,才满足较小的负载电流的这种工作状况。这种工作状态就是断续模式,其实可以说是一种工作情况,而之所以说成模式,是因为,当负载比较小时,我们把工作状态按照断续的工作情况来设计,最后在这种负载下,自然就工作在断续的情况下了。但其实,在这种小负载下,依然可以通过设计来将其工作在连续模式下(两者的差别在于电流的斜率,而电流的斜率与电感L,输入电压U有关,输入电压是一定的,所以设计L的大小,就直接决定会工作在什么模式下)。
断续,连续是在一些负载的情况下,当负载变得较大时,断续模式也会变成连续模式,而正常负载都是连续模式的电源,在负载较小时,也可能会变成断续模式,这两种模式不是死的。
还有一种临界模式,就是刚好到0,就开始导通上升了。
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。

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