細節！BUCK變換器全面剖析（中）

electronicLee 2021-06-07 17:15 872 閱讀 8 贊 16 收藏 2 評論

前面我們討論到BUCK變換器的CCM模式工作過程，其實很多時候是要掌握一種分析方法，從簡單的拓撲入手能夠更好的理解分析方法，碰到復雜的電路都可以使用這種分析方式來解決。本文的話就來講講BUCK變換器的DCM模式以及DCM-CCM過渡的狀態分析。

我們現在將輸出負載減少到 40（而不是 5Ω。因此，在關斷期間，電感完全耗盡為零，等待 SW 再次打開。由于該電感電流也流入續流二極管，我們期望二極管自然截止。當 SW 斷開且二極管被截止時，我們有第三種狀態，持續時間為 D3Tsw，其中電容器自行為負載供電。

在 DCM 中，存在第三種狀態，其中所有開關都斷開。

觀察波形4，我們現在可以清楚地看到電感電流下降到零，導致二極管截止。發生這種情況時，電感左端開路。理論上，該節點上的電壓應該回到 Vout，沒有振蕩，因為 L 不再承載電流。由于周圍的所有寄生電容（例如，二極管和 SW 寄生電容器），形成了諧振腔。正如在波形 2 和 3 上觀察到的那樣，正弦信號出現并在幾個周期后消失，具體取決于電阻阻尼。圖中描繪了 VL(t) 和 IL(t) 的演變。由于此圖，仍然可以通過應用方程來計算降壓 DCM 的新傳遞函數。其中 D2 代表退磁階段：

在降壓配置中，輸出電流是直流，或流經 L 的電流的平均值。因此，平均 IL(t) 的第二個方程將幫助我們評估在 DCM 中運行的降壓的傳遞函數：

我們再來看看關斷時候的占空比D2：

我們可以將涉及 D2 的峰值電流定義 Ipeak 代入其中：

聯立上面式子，可以得到Vout的關系：

令

解出關于M的二階方程：

其中：

在此情況下我們將分子分母同時乘以：

那么我們可以得到DCM模式下最終的關系結果：

如果我們現在繪制傳輸比 M 與占空比 D 的關系，我們將獲得曲線圖，其中 τL 取不同的值。對于輸出電流低的值，我們處于深度 DCM，我們可以輕松達到 M 比為 1。然而，隨著我們增加負載電流，仍然保持 DCM 操作，曲線結束遠離 M 1。

DCM工作模式：

作為總結，可以對在 DCM 中運行的降壓轉換器進行一些總結：

• M 現在取決于負載電流。

• 對于相同的占空比，DCM 模式的增益 M 大于 CCM模式的增益。

降壓工作在 DCM 時的電感電壓和電流信號：

BUCK變換器DCM-CCM過渡狀態：

當電感電流在開關周期內消失為零時，轉換器被稱為在 DCM 下運行。相反，當它在開關周期內從未達到零時，我們在 CCM 中運行。隨著負載下降，電感中的平均電流也會下降。波紋接觸零立即重新開始的點稱為邊界點、邊界點或臨界點。這是從 CCM 到 DCM（或相反）的轉換發生的地方：沒有圖中的死區時間。讓我們計算負載電阻值或決定該點出現的電感值。圖中描繪了邊界點電感中的電流活動。如前所述，在邊界模式下，對稱三角形的平均值是其峰值除以 2。否則，