BUCK电路轻载条件下DCM与CCM的差异

1. 简介

前文BUCK电路CCM与DCM的临界条件是什么？中介绍了DCM与CCM的临界条件。此文，介绍轻载条件下DCM与CCM的差异...

2. 什么是“重载条件”和“轻载条件”？

参考前文BUCK电路CCM与DCM的临界条件是什么？，基于I（电流）值的“关键条件”重新表述如下：

当 Iout>∆iL/2 时，降压电路工作在CCM模式；

当 Iout=∆iL/2 时，降压电路工作在BCM模式；

当 Iout<∆iL/2 时，降压电路工作在DCM模式。

这里需要说明的是：

在BUCK电路中， CCM模式下的负载电流或“I_OUT>∆iL/2”条件，可以被称为“重载电流”或“重载条件”；

DCM模式下的负载电流或“I_OUT<∆iL/2”条件，可以被称为“轻载电流”或“轻载条件”。

3. 轻载条件下DCM和CCM的差异

（1）轻载条件下，非同步BUCK电路仅支持DCM模式，同步BUCK电路既支持DCM模式也支持CCM模式

图 3.14 不同的BUCK电路能够支持的工作模式也不同

图 3.14所示，同时参考《开关电源宝典 降压电路(BUCK)的原理与应用》“3.1.7.3 CCM模式与DCM模式的“关键条件”是什么？”章节内容，对于确定的非同步或同步BUCK电路来说，重载条件（ I_OUT>∆iL/2 ）下，电路都工作在CCM模式（不存在DCM模式）”，也就不存在CCM与DCM的差异。

对于非同步BUCK电路来说，低边开关是续流二极管，不支持反向电流，所以无法实现轻载条件下的CCM模式，仅支持轻载条件（ I_OUT<∆iL/2 ）下的DCM模式，所以也就不存在CCM与DCM的差异。

对于同步BUCK电路来说，其低边MOSFET导通后，电流可以从源极流向漏极，也可以从漏极流向源极，也就是电流可以双向流过。所以，同步BUCK电路既支持轻载条件（ I_OUT<∆iL/2 ）下的DCM模式（低边MOSFET关断以阻止功率电感上的反向电流），也支持轻载条件（ I_OUT<∆iL/2 ）下的CCM模式（低边MOSFET导通以支持功率电感上的反向电流），这二者才具有可比性。

这里需要说明的是，同步BUCK电路轻载条件下的CCM模式需要控制器强制实现，因此这时的CCM确切地说是FCCM(Forced Continuous Conduction Mode)。

（2）同步BUCK电路轻载条件下，DCM模式的转换效率更高

参考《开关电源宝典 降压电路(BUCK)的原理与应用》“3.4.3.3 开关损耗（Switching Loss）”章节内容，在同步BUCK电路中，高边MOSFET和低边MOSFET上的开关损耗计算公式分别为

和

同时，因为DCM模式的开关频率比CCM模式更低，因此轻载条件下，DCM模式的开关损耗更小，对应的转换效率也就更高。

（3）同步BUCK电路轻载条件下，CCM模式的纹波电压更小

图 3.15所示，参考《开关电源宝典 降压电路(BUCK)的原理与应用》“3.2.4.5 输出纹波电压”章节内容，BUCK电路输出端纹波电压的工程计算公式为

由此可见，在同等的轻载及其他条件下，DCM模式由于开关频率更小，导致其纹波电压更大，而CCM模式由于开关频率更大，其纹波电压更小。

图 3.15 轻载条件下，CCM与DCM的纹波电压波形

（4）同步BUCK电路轻载条件下，CCM模式的动态响应更快

图 3.16所示，由于DCM模式的开关频率更小，对应的动态响应也会更慢，结果就是对应的动态峰峰值（Dynamic Peak-Peak Voltage）DVpp也会更大。相反，CCM模式的开关频率更大，动态响应更快，DVpp也就更小。

图 3.16 轻载条件下，CCM模式的动态响应更快，DVpp更小

4. 小结

此文，介绍了如下两点内容：

1. 什么是“重载条件”和“轻载条件”？满足“I_OUT>∆iL/2”条件的是“重载电流”，满足“I_OUT<∆iL/2”条件的是“轻载电流”。
2. 轻载条件下DCM和CCM的四点差异，具体见正文内容。