反极性Buck-Boost的CCM模式和DCM模式

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反极性Buck-Boost 变换器主电路的元件由开关管，二极管，电感，电容等构成。输出电压的极性与输入电压相反。Buck-Boost 变换器也有电感电流连续和断续两种工作方式。

反极性Buck-Boost也可以分为同步，和非同步两种控制器。如图所示，左图为非同步控制器，是由开关管Q1、二极管D1、电感L组成拓扑；右图为同步控制器，由Q2替代D1实现。

通过控制 Q1 与 Q2 的导通关断时间，对储能元件电感 L 与输出电容 Cout进行 充放电，产生稳定的直流输出电压 Vout。其中 VIN为电源输入电压，Q1 为主开关功率管， 一般用 MOSFET，D1 为续流二极管，也可以用一个开关管Q2来代替。

工作过程一般包含充电阶段和续流阶段。详细的工作原理为，当系统稳定时，若 Q1 导通，Q2关断（或者D1反向截止）时，输入电压VIN给电感 L 充电，电流的方向为顺时针，此时电能转化为电感磁能，能量储存于电感上，此时电感电流随着Q1导通时间的增加而增大；电感储能的同时，输出电容 Cout与负载 RL构成回路，上一阶段电容 Cout存储的能量释放给负载电阻 RL，提供所需的能量，电流方向为逆时针，输出电压为负值，输出电压的绝对值随着充电阶段的时间而下降，该过程称为环路的充电阶段。

若 Q1 关断，Q2 导通（或者D1正向导通）时，此时电感电流在上一充电阶段储存的磁能，由电感 L，输出电容 Cout，负载 RL和开关管Q2（或者二极管D1续流）构成的回路进行释放，此时电感磁能转化成电能，电感电流随着Q2 导通时间的增加而减小，一部分用于 Cout充电，进行储能，另一部分用于负载RL提供电流，由于电感上的电流不能突变的特性，所以电流方向为逆时针，输出电压也为负值，输出电压的绝对值随着续流阶段的时间而上升，该过程称为续流阶段。

根据 反极性Buck-boost 的工作原理可知，电感电流在充电阶段是连续上升的，在续流阶段是连续下降的，而根据电感电流在续流阶段是否降为零，分为连续导通模式（CCM）与非连续导通模式（DCM）。

（1）连续导通模式（CCM）

连续导通模式是电感电流在续流阶段不为零，而在大负载电流情况下易为 CCM 模式。其工作原理如图所示。

由图所示为，在每个周期内，当主开关管 Q1 导通，D1反向截止时，输入电压 VIN通过Q1 给电感充电，电感电流持续增大，此时 L的电压值被拉高约为VIN（正值）。当开关管Q1 关断，由于D1左侧的电压为VIN，右侧为负值Vout，则D1为反向截止，电感电流给电容 Cout与负载 RL提供能量，电感电流在持续减小， 此时 L的电压值Vout（负值）。所以 L的值与电感电流的值都是在周期性变换的，信号上电的波形图如图所示。

当工作在 CCM 模式下，每个周期内都有包含完整的充电阶段和放电阶段。ΔIL为电感电流纹波，Iavg电感电流平均值。

设一个完整周期的时间为 T，其中放电周期为 TON，充电周期为 TOFF。D 为电路中的占空比。由以上的原理分析可得表达式为：

（2）非连续导通模式（DCM）

当 Iout>0.5ΔI时，工作在 CCM 模式下，当Iout<0.5ΔI时,工作在DCM模式，当IO=0.5ΔIL时，工作在临界模式。故当负载电流过小时，电路容易工作在 DCM 模式下。

工作在 DCM 模式下时，一个有三个状态：充电阶段、放电阶段 和电感电流为零阶段，这三阶段在一个周期内的时间分别为 T1，T2，T3。充电阶段的占空比为 D1，放电阶段的占空比为 D2。在T3期间， Q1关断 和 D1截止， 电感电流为零，负载由输出滤波电容供电。

CCM 模式下，输出电压跟电路占空比与输入电压相关， 而 DCM 模式下，与输入电压，占空比，开关频率，电感值，负载相关。相比于DCM， CCM 的输出电压值的影响因素更小。

审核编辑 黄宇