开关电源以其体积小、能量利用率高的特性，被广泛应用于航天航空领域、家电、通信等领域。那开关电源常见的工作模式有哪些呢？工作在这种模式下又具备哪些特点？本文为您讲解常见的两种模式：CCM，DCM。

 

1、 CCM及DCM的定义

 

1. CCM（Continuous Conduction Mode）连续导通模式：在一个开关周期内，电感电流从不会到0。通俗来讲就是电感“从不复位”，意味着在开关周期内电感磁通量从不为0，功率管闭合后，电感中还有电流流过。

 

2. DCM（Discontinuous Conduction Mode）非连续导通模式或者叫断续导通模式：在一个开关周期内，电感电流总会会到0。通俗来讲就是电感被“适当复位”，功率管闭合后，电感中电流为0。

 

2、 CCM工作模式与特点

 

1. 根据CCM的特点，测得降压变压器工作在连续模式下的波形。如下图1所示。

 

 

波形1表示PWM的波形，将开关管触发成导通和截止状态。当开关管SW导通时，公共点SW/D上的电压为Vin。当开关管SW关断时，公共点SW/D上的电压为负压，电感电流就会对二极管D产生偏置电流，出现负压降——实现续流的作用。

 

波形3描述了电感两端电压的变化。在平衡点，电感L两端的平均电压为0，即S1+S2=0。S1面积对应开关导通时电压与时间的乘积，S2面积对应于开关关断时电压与时间的乘积。S1简单地用矩阵高度（Vin-VOUT）乘以DTSW，S2也可以简单地用矩阵高度-Vout乘以（1-D）Tsw 。如果对S1和S2求和，然后再整个周期Tsw内平均，得到：

 

（D(Vin-Vout)Tsw-Vout(1-D)Tsw）/Tsw=0

 

化简上式可以得到CCM的降压DC传递函数：

 

Vout=DVin

 

从上式可以看到Vout是随着D(占空比)变化的。

 

总结CCM降压变压器的特点：

• D限定在小于1，降压变压器的输出电压必定小于输入电压。

• 通过变化占空比D，可以控制输出电压。

• 工作在CCM模式下，会带来额外的损耗。因为续流二极管反向恢复电荷需要时间来消耗，这对于功率开关管而言，就是附加的损耗负担。

• 输出没有脉冲纹波，但是有脉冲输入电流。

 

3、 DCM工作模式及特点

 

1. 开关器件在负载电流较大的时都是工作CCM模式，但当随着负载电流下降，纹波电流将整体下降。当电感电流继续减小，电感就会进入DCM工作模式，电压和电流波形将发生很大的变化如下图2。

 

 

波形4中可以看出，电感电流下降为0，导致续流二极管截止。如果出现此类情况，电感左侧处于开路状态。理论上，电感左侧的电压应该回到Vout，因为电感L不再有电流，不产生振荡。但是由于周围存在很多的寄生电容。如二极管和SW的寄生电容，容易形成振荡电路。

 

对于BUCK调整器，电感进入不连续工作模式也不会有什么问题。在进入不连续模式之前，直流输出电压Vout=VinTon/T。通过这个公式可以明显看出与电流参数无关，所以当负载变化时，不需要调节占空比，D输出电压依然恒定。

 

进入DCM工作后，传递函数将发生变化，CCM的传递函数将不在适用。开关管导通时间随直流电流的减小而减小。下面是DCM模式下的传递函数，占空比与负载电流有关，即：

 

因为控制环路要控制输出电压恒定，负载电阻R与负载电流成反比关系。假设Vout，Vin，L，T恒定，为了控制电压恒定，占空比必须随着负载电流的变化而变化。

 

在临界转换电流处，传递函数从CCM变成DCM。工作CCM时，占空比保持恒定，不随负载电流而改变；工作于DCM时，占空比随负载电流减小而改变。

 

总结DCM降压变压器的特点：

• VOUT需要依靠负载电流；

• 对于占空比，DCM下的传递系数比CCM在负载电流低工作时，深度DCM传递系数更容易达到1。

 

4、 CCM与DCM的比较

• DCM模式功耗较低，DCM转换效率较高，属于能量完全转换；

• 工作于DCM模式下，输出电流的纹波比CCM的要大；

• 工作于DCM模式，在电感电流为0时，会产生振荡现象；

• 工作于CCM模式，输出电压与负载电流无关。当工作于DCM模式，输出电压受负载影响，为了控制电压恒定，占空比必须随着负载电流变化而变化。