1. Регулятор понижающего типа:

картина

2. Определение СКК и DCM:

1. CCM (режим непрерывной проводимости), режим непрерывной проводимости: во время цикла переключения ток дросселя никогда не достигает 0. Другими словами, индуктор никогда не «сбрасывается», а это означает, что поток индуктора никогда не возвращается к 0 во время цикла переключения. Когда силовая трубка закрыта, в катушке все еще течет ток.

2. DCM (режим прерывистой проводимости): во время цикла переключения ток индуктора всегда достигает 0, что означает, что индуктор правильно «сбрасывается», то есть, когда выключатель питания замкнут, ток индуктора равен нулю.

3. BCM (режим граничной проводимости), режим проводимости по граничной или граничной линии: контроллер контролирует ток индуктора, и как только он обнаруживает, что ток равен 0, выключатель питания немедленно замыкается. Контроллер всегда ожидает «сброса» тока индуктора, чтобы активировать переключатель. Если ток дросселя высокий, но темп спада довольно пологий, период переключения удлиняется, и, следовательно, преобразователь BCM представляет собой систему с регулируемой частотой. Преобразователь BCM можно назвать режимом критической проводимости или CRM (режим критической проводимости).

На рисунке 1 показаны три различных режима работы с помощью кривой тока дросселя.

картина

Рисунок 2. Три режима работы индуктора: CCM, DCM, BCM.

Амплитуда средней точки кривой тока равна выходному току постоянного тока.

картина

Средний, пиковый ток

картина

и течение долины

картина

Разница заключается в пульсации тока.

3. Режим работы и характеристики CCM

Согласно определению CCM, тестируется форма сигнала понижающего преобразователя, работающего в непрерывном режиме, как показано на рисунке 3 ниже.

картина

Рисунок 3

Форма сигнала 1 представляет собой шаблон ШИМ, который запускает включение и выключение. Когда переключатель SW включен, напряжение в общей точке SW/D равно Vin. Напротив, когда переключатель выключен, напряжение общей точки SW/D станет отрицательным. В это время ток дросселя обеспечивает ток смещения к диоду D, что приводит к отрицательному эффекту снижения напряжения. .

Форма волны 3 описывает изменение напряжения на катушке индуктивности. В точке равновесия среднее напряжение на дросселе L равно 0, а S1+S2=0. Площадь S1 соответствует произведению напряжения и времени при включенном переключателе, а площадь S2 соответствует произведению напряжения и времени при выключенном переключателе. S1 просто использует высоту прямоугольника

картина

умножить на

картина

, а S2 тоже прямоугольник с высотой -

картина

tумножить на（1-D）

картина

。

картина

Это видно из приведенной выше формулы

картина

Он меняется в зависимости от D (рабочий цикл). В идеале передаточные характеристики не зависят от выходной нагрузки. Но в книге написано, что это описание не очень точное. Подробности расскажу после внимательного прочтения.

Фактически, давайте посмотрим на последний сигнал выше. Когда переключатель замкнут, сигнал тока в точке SW/D имеет большой пик. Я сам измерил форму сигнала напряжения, используя микросхемы напряжения ACT4065 и ACT4065A, как показано на рисунках 4 и 4. Рисунок Как показано на рисунке 5, конкретные причины включают следующие два аспекта.

картина

Рисунок 4 Рисунок 5

Во-первых, потому что, когда переключатель замкнут,

картина

Воздействуя на катод диода, цикл проводимости диода внезапно прерывается. Для PN-диодов сначала необходимо изменить PN-переход при прямом проведении обратно на PN-переход, когда он электрически нейтрален, и удалить все неосновные носители. Диоду требуется некоторое время, чтобы удалить весь введенный заряд, прежде чем он сможет вернуться в выключенное состояние, и прежде чем он полностью восстановится, он демонстрирует поведение короткого замыкания. У диодов Шоттки имеется переход металл-полупроводник-кремний, который не имеет эффекта восстановления, однако имеется большая паразитная емкость, а также имеется емкость перехода. При включении диода, как только он разряжается, SW быстро подает напряжение через разрядный конденсатор.

картина

, создавая всплеск тока. Следовательно, замедление времени включения замыкающего переключателя поможет снизить пиковый ток.

Во-вторых, это связано с формой тока. На изображении видно, что выходная пульсация (форма тока конденсатора) очень мала. Пульсации на выходе плавные и «безимпульсные». Это означает, что сигнал выходного тока может хорошо восприниматься последующими цепями, то есть меньше загрязнений в источнике питания. Кроме того, входной ток не только имеет всплески, но и выглядит как прямоугольная волна. Если значение дросселя L стремится к бесконечности, форма входного тока представляет собой настоящую прямоугольную волну. Следовательно, этот ток представляет собой «пульсирующий» ток, содержащий большую составляющую загрязнения, и его труднее фильтровать, чем обычный синусоидальный ток.

Прямоугольная волна: состоит из нечетных гармоник синусоидальной волны, то есть состоит из синуса 1, 3, 5, 7...n и других частот.

Также имеется всплеск в момент выключения ключа, думаю, это тоже связано с паразитной емкостью и емкостью перехода диода и вывода SW.

Характеристики понижающего преобразователя CCM можно резюмировать из вышеизложенного:

1. D ограничено значением менее 1, а выходное напряжение понижающего преобразователя всегда меньше входного напряжения;

2. Если не учитывать различные омические потери, коэффициент преобразования М не имеет никакого отношения к току нагрузки;

3. Изменяя рабочий цикл D, можно контролировать выходное напряжение;

4. В CCM работает понижающий преобразователь, что приведет к дополнительным потерям. Поскольку обратный заряд обратного восстановления обратного диода требует времени, это дополнительные потери для трубки переключателя мощности;

5. На выходе нет импульсных пульсаций, но есть импульсный входной ток.

4. Режим работы DCM и связанные с ним характеристики.

Коммутационное устройство работает в режиме CCM, когда ток нагрузки велик, но по мере уменьшения тока нагрузки пульсации тока будут уменьшаться в целом, как показано на рисунке 2. Когда ток нагрузки уменьшится до половины пикового значения гармоники. , то есть,

картина

, самая низкая точка наклона просто падает до нуля. В этой самой нижней точке ток индуктора равен нулю, а запас энергии индуктора равен нулю. Если ток нагрузки индуктора еще больше уменьшится, индуктор перейдет в рабочий режим DCM, формы напряжения и тока сильно изменятся, как показано на рисунке 6 ниже, и передаточная функция сильно изменится.

картина

Рисунок 6

Из сигнала 4 мы видим, что ток дросселя падает до 0, что приводит к отключению обратного диода. Если это происходит, левый конец индуктора открыт. Теоретически напряжение на левом конце индуктора должно вернуться, поскольку в индукторе L больше нет тока и он не колеблется. Однако из-за наличия вокруг множества паразитных емкостей, таких как паразитная емкость диодов и SW, образуется колебательный контур. Как показано на кривой 2 и кривой 3, синусоидальный сигнал появляется и исчезает через несколько циклов, что связано с демпфированием резистора. Однако при реальном тестировании все же могут быть различия. Например, когда я тестировал форму сигнала SW/D во время теста ACT4065A, колебание было посередине, как показано на рисунке 7 ниже. Инженер-поставщик сказал, что это было в DCM. режим, но мне не удалось его найти. Проверьте соответствующую информацию.

картина

Рисунок 7

Понижающий трансформатор контролирует выходное напряжение на постоянной величине во всем диапазоне нагрузки, даже если дроссель переходит в прерывистый режим работы. Поэтому нам легко неправильно понять, что переход в прерывистый режим работы индуктора не оказывает никакого влияния на работу схемы. По сути, передаточная функция всей схемы изменилась, и контур управления должен адаптироваться к этому изменению.

Для понижающих регуляторов переход индуктора в прерывистый режим работы не представляет проблемы.перед входом в прерывистый режим,Выходное напряжение постоянного тока

картина

Обратите внимание, что эта формула не имеет никакого отношения к параметрам тока нагрузки, поэтому при изменении нагрузки нет необходимости корректировать скважность D, и выходное напряжение остается постоянным. Фактически, когда изменяется выходной ток, время проводимости также немного изменится, поскольку падение напряжения проводимости и сопротивление индуктора Q1 незначительно изменяются при изменении тока, что требует от Тона внесения соответствующих корректировок.

После входа в режим DCM передаточная функция изменится, передаточная функция CCM больше не будет применима, а время проводимости трубки переключателя будет уменьшаться по мере уменьшения выходного постоянного тока. Ниже представлена ​​передаточная функция в режиме работы DCM. Рабочий цикл связан с током нагрузки, т.е.

картина

Поскольку контур управления должен поддерживать постоянное выходное напряжение, сопротивление нагрузки R обратно пропорционально току нагрузки. Предполагая, что Vout, Vin, L и T постоянны, для поддержания постоянного напряжения рабочий цикл должен меняться по мере изменения тока нагрузки.

При критическом токе переключения передаточная функция меняется с CCM на DCM. При работе в ККМ скважность остается постоянной и не меняется с изменением тока нагрузки, при работе в ДКМ скважность изменяется при уменьшении тока нагрузки;

Характеристики понижающего преобразователя DCM можно резюмировать из вышеизложенного:

1. М зависит от тока нагрузки;

2. При продуманном скважности коэффициент передачи М при ДКМ больше, чем при ККМ. При малом токе нагрузки и работе в глубоком ДКМ М легко может достигать 1.

5. Выбор индуктора понижающего регулятора:

Чтобы уменьшить критический выходной ток нагрузки при переходе в прерывистый режим, мы можем уменьшить критический выходной ток нагрузки, увеличив индуктивность L. Заставьте схему работать в непрерывном режиме в желаемом диапазоне тока нагрузки.

картина

картина

картина

Согласно теоретическим расчетам, мы должны использовать 303uH, но на практике мы используем только 68uH. Частично это связано со стоимостью, а также с характеристиками самого моего продукта. Если катушка индуктивности большого размера. разместить вообще невозможно, на самом деле, я лично считаю, что этого достаточно.

Ниже приведены некоторые формы сигналов, касающиеся изменения критического значения выходного тока нагрузки в зависимости от индуктивности при тестировании ACT4065A:

1）、L1=27uH,Uo=12.51V

Изменяя величину тока нагрузки и наблюдая за формой выходного сигнала, когда L1=27uH, ширина колебательного сигнала уменьшается по мере постепенного увеличения тока нагрузки. Когда он достигает 100 м А, сигнал не генерирует колебательный сигнал при повороте. выключается, достигая нормального состояния переключения.

картина

0mA                                 100mA

2）、L1=33uH,Uo=12.51V

Изменяя величину тока нагрузки и наблюдая за формой выходного сигнала, когда L1 = 33uH, ширина формы колебания уменьшается, когда ток нагрузки постепенно увеличивается. Когда он достигает 55 м А, форма сигнала не генерирует форму колебания при повороте. выключается, достигая нормального состояния переключения.

картина

0mA                                 55mA

3）、L1=47uH,Uo=12.51V

Изменяя величину тока нагрузки и наблюдая за формой выходного сигнала, когда L1 = 47uH, ширина формы колебания уменьшается, когда ток нагрузки постепенно увеличивается. Когда он достигает 45 м А, форма сигнала не генерирует форму колебания при повороте. выключается, достигая нормального состояния переключения.

картина

0mA                                 47mA

4）、L1=68uH,Uo=12.51V

Изменяя величину тока нагрузки и наблюдая за формой выходного сигнала, когда L1 = 68uH, форма колебания уменьшается, когда ток нагрузки постепенно увеличивается. Когда он достигает 30 м А, форма сигнала не генерирует форму колебания при выключении, достигая. нормальное коммутационное состояние.

картина

0mA                                 30mA

5）、L1=136uH,Uo=12.51V

Изменяя величину тока нагрузки и наблюдая за формой выходного сигнала, когда L1 = 136uH, ширина колебательного сигнала уменьшается по мере постепенного увеличения тока нагрузки. Когда он достигает 20 м А, сигнал не генерирует колебательный сигнал при повороте. выключается, достигая нормального состояния переключения.

картина

0mA                                 20mA

6）、L1=204uH,Uo=12.51V

Изменяя величину тока нагрузки и наблюдая за формой выходного сигнала, когда L1 = 204uH, ширина формы колебания уменьшается, когда ток нагрузки постепенно увеличивается. Когда он достигает 12 м А, форма сигнала не генерирует форму колебания при повороте. выключается, достигая нормального состояния переключения.

картина

0mA                                 12mA

Судя по приведенным выше и тестовым формам сигналов, для микросхемы ACT4065A при постепенном увеличении индуктивности и выключении SW ширина формы колебаний уменьшается, чем больше индуктивность, то форму колебаний можно устранить при меньшем токе нагрузки; ситуация существует в пределах 10 м А.

5. Сравнение CCM и DCM:

1、DCMЭто особенность Цзилина.,Может снизить энергопотребление,Эффективность преобразования в режиме DCM выше.,Это полное преобразование энергии;

2. При работе в режиме DCM пульсация выходного тока больше, чем у CCM;

3. При работе в режиме DCM, когда ток индуктора равен 0, возникнут колебания;

4. При работе в режиме CCM выходное напряжение не имеет ничего общего с током нагрузки. При работе в режиме DCM на выходное напряжение влияет нагрузка. Чтобы поддерживать постоянное напряжение, рабочий цикл должен меняться. с изменением тока нагрузки.

картина