概述在DC / DC变换器传导模式
如果你在互联网和应用笔记中寻找开关直流/直流转换器的设计例子,他们几乎总是表现为工作在连续导电模式(CCM)。这到底是什么操作条件,以及如何影响组件选择吗?答案是有点复杂,取决于开关变换器拓扑结构,但有一个简单的过程,用于确定所需的组件值,确保连续传导。外的连续传导(批评或不连续传导),转换器可以表现出不同的行为,这可能是不可取的。
在本文中,我们将看看不连续导电模式如何产生以及寄生组件值+如何发挥作用。
DC / DC变换器传导模式是什么?
DC / DC变换器传导模式指的是转换作用表现出的电感电流转换器的转换阶段。有三个传导模式
- 连续导电模式:电感器的开关式稳压器总有非零电流。
- 临界导电模式:当电感器的电感电流开关电流下降到零。有一个特定的工作周期,需要引起。
- 不连续导电模式:电感电流下降到零,呆在零,直到下一个脉冲PWM信号。这可能发生,如果责任周期太短或负载太小了。
大多数设计你会发现从半导体供应商在线操作的目的是在连续导电模式。同样的想法和电感电流的开关行为可以找到在其他电源电路,即PFC电路。
另外两个模式不一定是坏的或不受欢迎的。事实上,在不连续模式中,你可以有稳定的监管所需的输出电压,和你会降低切换损失,因为开关场效应晶体管将一段。然而,由于不连续电流的感应部分,可以有一些额外的噪音而连续导电模式情况下。
保持开关转换器操作在连续导电模式中,您需要选择组件的电感和电容在上面的输出部分中一些关键的价值。如果这些值太小,电感电流将迅速下降到零。整流器二极管或正向电压也必须足够低,允许向前传导在切换所需的电感电流,否则你即使正向偏压二极管将阻止传导。
在开关DC / DC变换器传导模式。
会发生什么当我们不是在连续导电模式?寄生以及如何发挥作用?让我们来看一个例子。
寄生组件创建振荡
与上述过程的一个问题是,很难确定寄生时,开关式稳压器的真实行为。输出电压的动态行为从简单的开关式稳压器可以检查与理论模拟场效应晶体管驱动程序。巴克转换器一个例子如下所示。
这巴克转换器可以在不连续模式运作,而且会有寄生分量影响输出电压。
我们将看到,这个转换器可以在不连续的运营模式。上面的组件选择寄生也会产生偏离理想的行为。在真正的转换器,可以观察振荡由于ESL的电容器,寄生电感的dI / dt循环,和绕组电感电容。这些组件有自已谐振频率对应于一个振荡瞬态响应。
振荡瞬态响应中可以观察到两个实例:
- 切换期间,可以观察到一个振荡输出电压和电感电流
- 在启动期间,输出电压突然从零到其标称直流值上升
如果我们只看小电感的情况(3哦)和低负荷10Ω,我们可以看到明显的振荡200毫安的电感电流峰值振幅下降沿。的刺激部分电路非常严重,与巨大的过度达到-17.6。在这种情况下,转换器是不连续的操作模式。
在不连续模式中,有一个振荡输出由于瞬态响应在LC部分切换。
在不连续模式下,当电感电流达到零,可以表现出一个欠阻尼的振荡输出。正如与输出过滤,最简单的解决方案是添加一些少量的电阻(约1欧姆)在输出滤波电容器。你可以发现这种行为在瞬态分析模拟。
现在如果我们包括寄生的模拟,我们可以看到额外的瞬态行为。在下面的例子中我们可以看到两个影响。当绕组电容(1 nF)和电容器ESL价值(10 nH)都包含在模拟,还有其他欠阻尼的振动输出电压和电感电流。电容的寄生电感占两个贡献:跟踪电感,通常5 - 10 nH /英寸,以及英语的价值,这是典型的~ 1 nH当通过和垫。
寄生创建额外的瞬态行为。
从这些例子中,我们有一个重要的结论:至关重要的是要理解电路的寄生,因为这些会导致设计在一个不受欢迎的模式(不连续传导)和过度振荡行为在输出切换。
更复杂的拓扑
切换监管机构,超越标准,提高或buck-boost与单个元素或半桥电路切换阶段可以有更复杂的公式最小组件值。如果您打算在连续导电模式,这些公式是一个合适的地方开始得到一些组件值最小的想法,但你仍然应该模拟调节器和一个理想化的负载。参数扫描与组件值将帮助您确定当变换器在连续导电模式下操作。
迄今为止,我们已经讨论过的一切关注转换监管机构,但同样的思想适用于桥电路进行运动控制,PWM信号被用来调节当前电机绕组。唯一的区别是我们不使用电容器来平滑输出标称直流值,我们只是让PWM信号关闭完全和当前定期降至零。出现振荡在电动机的驱动电路交换监管机构出于同样的原因:是由于寄生激动人心的欠阻尼的瞬变正如上面所讨论的。在设计这些电路时,重要的是要使用这些振荡瞬态分析模拟发现。
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