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BUCK变换器的三种工作模式

CHANBAEK 来源:头条号电源小菜鸡 作者:头条号电源小菜鸡 2023-03-16 11:23 次阅读

根据BUCK电感的电流状态,可以把BUCK变换器分为三种模式1、CCM(电感连续模式)2、BCM(电感电流临界连续模式)3、DCM(电感电流断续模式)

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图1为连续模式下电感电流波形

1、CCM模式:当开关管开通时电感电流上升,直到Ton结束时到达最大值ILmax,当开关管断开时电感电流开始下降,当Toff结束时如果电感ILmin仍然大于零时,电感电流在一个周期内都为连续的,电感的这种工作模式即为CCM模式

在这种模式下电感的平均电流即为电感斜坡的中点电流,由于BUCK电路的输出电流和电感电流平均电流是一致的,所以Io=ILav=(ILmin+ILmax)/2。

开关管的斜坡中点电流Isw等于电感斜坡中点电流,则开关管平均电流为Iswav=Isw*Ton/T=ILav*Ton/T=ILav*D。

同理二极管的平均电流为IDav=ILav*Toff/T=ILav*(1-D)(T=Ton+Toff)

poYBAGQSi8OAC2nqAADQZ2za2q0402.jpg

图2为临界模式下电感电流波形

2、BCM模式:当开关管开通时电感电流上升,直到Ton结束时到达最大值ILmax,当开关管断开时电感电流开始下降,当Toff结束时如果电感ILmin恰好等于零但没有维持一段时间,电感的这种工作模式即为BCM模式。

在这种模式下电感的平均电流即为电感斜坡的中点电流,由于BUCK电路的输出电流和电感电流平均电流是一致的,所以Io=ILav=(ILmin+ILmax)/2,由于此时ILmin=0,则Io=ILav=ILmax/2。

开关管的斜坡中点电流Isw等于电感斜坡中点电流,则开关管平均电流为Iswav=Isw*Ton/T=ILav*Ton/T=ILav*D

同理二极管的平均电流为IDav=ILav*Toff/T=ILav*(1-D)(T=Ton+Toff)

poYBAGQSi8WABMrQAAS8W76LuZc403.jpg

图3为断续模式下电感电流波形

3、DCM模式:当开关管开通时电感电流上升,直到Ton结束时到达最大值ILmax,当开关管断开时电感电流开始下降,当Toff结束时如果电感ILmin等于零并维持一段时间,电感电流在Tdead时间内持续为零,电感的这种工作模式为DCM模式。

在这种模式下电感的平均电流即为电感斜坡的中点电流,但是此时的输出电流并不等于电感电流斜坡电流中点值,此时的输出电流应该是Io=ILav

开关管的斜坡中点电流Isw等于电感斜坡中点电流,则开关管平均电流为Iswav=Isw*Ton/T=ILav*Ton/T=ILav*D

同理二极管的平均电流为IDav=ILav*Toff/T(T=Toff+Ton+Tread)

由图1和图2可知,在临界和连续模式下,开关管的周期T=Ton+Toff,而在断续模式下,开关管周期T=Ton+Toff+Tdead。

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