硬件学习笔记--75 DCDC不同工作模式介绍

        DCDC（直流-直流变换器）的工作模式主要根据其开关管的控制方式、电流连续性以及应用场景进行分类。以下是常见的几种工作模式及其特点：

1. 按开关控制方式分类

1.1 PWM模式（脉宽调制模式）

• 原理：通过固定开关频率，调节占空比（导通时间与周期的比值）来控制输出电压。

• 特点：

  • 效率高，尤其在中等或重负载时。

  • 输出纹波较小（因频率固定）。

  • 轻载时效率下降（开关损耗占比增大）。

• 应用：大多数Buck、Boost、Buck-Boost电路的中高负载场景。

1.2 PFM模式（脉冲频率调制模式）

• 原理：固定导通时间，通过调节开关频率（即脉冲间隔）来调节输出电压。

• 特点：

  • 轻载时效率高（减少开关次数，降低损耗）。

  • 输出纹波较大（频率不固定）。

  • 可能干扰敏感电路（因频率变化）。

• 应用：低功耗设备（如IoT设备、电池供电系统）。

1.3 PWM/PFM自动切换模式

• 原理：重载时用PWM，轻载时自动切换为PFM，兼顾效率和性能。

• 特点：全负载范围内优化效率，但控制电路较复杂。

• 应用：智能手机、便携设备等对功耗敏感的场景。

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2. 按电感电流连续性分类

2.1 CCM（连续导通模式）

• 原理：电感电流始终大于零，开关管在每个周期内导通前电流未降至零。

• 特点：

  • 输出电流大，纹波较小。

  • 开关管导通损耗较低，但反向恢复损耗可能较高（如同步整流）。

• 应用：中高负载场景（如电源适配器、工业电源）。

2.2  BCM（临界导通模式）

• 原理：电感电流刚好在周期结束时降至零，介于CCM与DCM之间。

• 特点：

  • 兼顾CCM和DCM的优点，无反向恢复损耗。

  • 需实时检测电流过零点，控制复杂。

• 应用：LED驱动、PFC（功率因数校正）电路。

2.3  DCM（断续导通模式）

• 原理：电感电流在每个周期内降至零，并保持一段时间。

• 特点：

  • 轻载时效率高（无反向恢复损耗）。

  • 输出纹波较大，动态响应快。

• 应用：轻载或空载场景（如待机电源）。

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3. 按拓扑结构分类

不同拓扑的工作模式可能有差异：

• Buck（降压）：常见CCM/DCM，需避免电感饱和。

• Boost（升压）：需注意二极管反向恢复问题（DCM下可避免）。

• Buck-Boost/SEPIC：支持升降压，工作模式选择灵活。

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4. 其他特殊模式

4.1 突发模式（Burst Mode）

• 原理：极轻载时完全关闭开关管，间歇性工作以维持电压。

• 特点：静态电流极低，但纹波和噪声显著。

• 应用：极低功耗设备（如传感器节点）。

4.2 强制PWM模式

• 原理：即使轻载也强制保持PWM，避免频率变化。

• 特点：纹波稳定，但效率较低。

• 应用：对噪声敏感的场景（如射频电路）。

5、模式选择建议

• 高效率需求：轻载用PFM或突发模式，重载用PWM。

• 低噪声需求：优先PWM或强制PWM。

• 动态响应：DCM或BCM响应更快。

• 成本与复杂度：CCM+PWM控制简单，BCM/PFM需复杂控制IC。