一种适用于Buck DC-DC变换器DCM模式的控制电路
开关电源CCM和DCM工作模式
开关电源Buck电路CCM及DCM工作模式一、Buck开关型调整器:图1二、CCM及DCM定义：1、CCM (Continuous Conduction Mode),连续导通模式：在一个开关周期内，电感电流从不会到0。
或者说电感从不“复位”，意味着在开关周期内电感磁通从不回到0，功率管闭合时，线圈中还有电流流过。
2、DCM，(Discontinuous Conduction Mode)非连续导通模式：在开关周期内，电感电流总会会到0，意味着电感被适当地“复位”，即功率开关闭合时，电感电流为零。
3、BCM（Boundary Conduction Mode），边界或边界线导通模式：控制器监控电感电流，一旦检测到电流等于0，功率开关立即闭合。
控制器总是等电感电流“复位”来激活开关。
如果电感值电流高，而截至斜坡相当平，则开关周期延长，因此，BCM变化器是可变频率系统。
BCM变换器可以称为临界导通模式或CRM（Critical Conduction Mode）。
图1通过花电感电流曲线表示了三种不同的工作模式。
图2 电感工作的三种模式电流斜坡的中点幅值等于直流输出电流I的平均值，峰值电流Ip与谷值电o流I之差为纹波电流。
V三、CCM工作模式及特点根据CCM定义，测试出降压变换器工作于连续模式下的波形，如下图3所示。
图3波形1表示PWM 图形，将开关触发成导通和截止。
当开关SW 导通时，公共点SW/D 上的电压为Vin 。
相反，当开关断开时，公共点SW/D 电压将摆到负，此时电感电流对二极管D 提供偏置电流，出现负降压——续流作用。
波形3描述了电感两端电压的变化。
在平衡点，电感L 两端的平均电压为0，及S1+S2=0。
S1面积对应于开关导通时电压与时间的乘积，S2面积对应于开关关断时电压与时间的乘积。
S1简单地用矩形高度（in V -out V ）乘以D sw T ，而S2也是矩形高度-out V t 乘以（1-D ）sw T 。
电压宽范围输入Boost-Buck电路
电压宽范围输入Boost-Buck电路熊胜源;黄冬林;田存建【摘要】针对Buck-Boost电路在某种工作模态下输入电流断续、开关器件电压应力高的问题,给出一种可实现单位功率因数输入、升降压功能、开关器件电压应力固定的Boost-Buck电路.该电路拓扑结合了Boost电路和Buck的特点,具有电路拓扑结构简单、器件应力低、电流检测简单、效率高等优点.达到与Buck-Boost 电路相同的功能.对电路的工作状态进行了分析,给出相应的控制策略,并对电路效率做出初步计算.仿真与实验结果验证了所提拓扑和控制策略的可行性.【期刊名称】《青海电力》【年(卷),期】2018(037)001【总页数】7页(P15-20,31)【关键词】宽范围输入;Boost-buck;分段控制【作者】熊胜源;黄冬林;田存建【作者单位】国网福建电力有限公司检修分公司,福建厦门361000;国网福建电力有限公司检修分公司,福建厦门361000;国网福建电力有限公司检修分公司,福建厦门361000【正文语种】中文【中图分类】TM460 引言继电器开关电源作为变电站监测和控制系统不可缺少的组成部分，其技术的先进程度和可靠性对整个系统的影响非常巨大，直流稳压电源的质量和技术得到业内人士越来越多的重视〔1〕。
继电器变换开关DC-DC变换器大部分为输入电压、供电负载变化较大的直流电压。
因此，研究宽输入电压范围的开关DC-DC变换器具有重要意义。
Boost变换器因其拓扑结构简单、变换效率高、控制策略容易等优点，被广泛用在光伏发电系统的DC-DC变换器中〔2-4〕。
但是此类变换器仅仅工作在输入电压峰值低于输出直流电压的场合。
当输入交流电压高于输出直流电压时，即宽输入电压场合时，传统Boost变换器及其控制方案难以满足其整流要求〔5-6〕。
在宽输入电压功率因数校正电源场合，可采用升降压式变换器达到宽输入交流电压、固定输出直流电压的目的。
但是传统的单级升降压变换器的开关器件承受较大的电压和电流应力，仅仅适用于小功率的应用场合，同时直流侧输出电压为负压，不适合后级功率变换器的设计〔7-8〕。
DCDC降压BUCK变换的基本介绍
G ′ig ( s ) ≈
其中： G ′vc 0 =
ωp =
F1 1 1 π 1 ，ωzc = ，Qp = ，ωn = ，ωzp = RC RC C π [ mcD′ − 0.5] Ts RC
F1 = 1+
RT s L
( mcD ′ − 0.5) ， F 2 = D[ mcD ′ − (1 −
D )] 2
Buck 变换器在峰值电流控制下的 CCM 小信号传递函数
张兴柱 博士 （1）峰值电流型控制的传递函数框图（电压开环）
ˆ vo( s)
iˆ( s) L
ˆ vg ( s)
ˆ vo( s) = Gvd × d (s) + Gvg × vg (s) − Z out × ˆ(s) ˆ ˆ io
ˆ i o(s )
Buck 变换器的 CCM 稳态关系
张兴柱 博士 （1）电路原理图
Is
Vg
L
s
IL
D
Io
C
Vo
R
（2）CCM 稳态关系
= DVg 输入/输出电流关系： Ig = DI o 其它关系： IL = I o R Rg = 2 D
输入/输出电压关系： Vo
1
Buck 变换器的 DCM 稳态关系
Buck 变换器的 DCM 稳态关系
Gig ( s ) =
Gii( s ) =
其中： ω 0 =
1 1 ， Q= ω 0[ L R + ( RL + RC ) C] LC
RL 1 1 , ωzc = , ωzp = L RC C RC
ωzL =
1
Buck 变换器的 DCM 小信号传递函数
Buck 变换器的 DCM 小信号传递函数
基于TL494的双向Buck-Boost BDC高效开关电源设计
基于TL494的双向Buck-Boost BDC高效开关电源设计黄仲平;徐航;沈烨【摘要】该文双向DC-DC变换器(BDC)的设计由PWM控制、驱动、功率变换及测控4大部分组成.PWM控制以TL494为控制核心,闭环调节电路占空比;PWM驱动由IR2111构成,驱动同步整流电路的开关管;功率变换采用同步整流电路为功率变换拓扑,实现DC-DC双向高效功率变换;测控电路以MSP430单片机为控制器,结合电流、电压采样电路,控制电路输出参数并显示.系统具有过流、过压保护功能,并能通过MSP430单片机实现高精度的程控.测试结果表明,采用同步整流电路能较好完成DC-DC功率双向变换,双向功率变换效率均达到95％以上,同时还具有很强的抗扰动能力.【期刊名称】《实验科学与技术》【年(卷),期】2017(015)001【总页数】5页(P12-16)【关键词】双向DC-DC变换器;TL494;IR2111;MSP430单片机【作者】黄仲平;徐航;沈烨【作者单位】四川大学电气信息学院,四川成都610065;四川大学电气信息学院,四川成都610065;四川大学电气信息学院,四川成都610065【正文语种】中文【中图分类】TN702开关电源一般由脉冲宽度调制(pulse width modulation， PWM)控制IC和MOSFET构成，具有效率高、体积小、质量轻以及功耗小等特点，尤其是电源效率一般都超过了80，比传统的线性电源提高近一倍[1-3]。
随着自动化产业的发展，开关电源技术也得到了不断地提高，应用领域也逐渐扩大[4]。
不仅包括仪器仪表、测控系统以及计算机内部各供电系统，也适应各种消费类电子产品。
开关电源逐步取代了传统的线性电源成为主流的电源产品，并且不断地向集成化、智能化、模块化发展[5]。
在一个直流供电系统中，并不局限于单一的“充电”或者“放电”模式，往往需要能量的双向流动。
如电动汽车中的燃料电池，给汽车运动系统提供电能的同时从压缩机处吸收能量，只有吸收的能量大于等于提供的能量汽车才能正常运行[6-7]；太阳能电池阵也是如此，航天器外围的太阳能板是一个双向DC-DC变换器，即可以为航天器时刻提供工作电压，也需要不断吸收太阳能[8]；不停电(UPS)系统中的放电单元和充电单元也可以理解为双向boost-buck电源[9]。
一种Buck三电平DC-DC变换器闭环参数的设计
一种Buck三电平DC-DC变换器闭环参数的设计邵丽华;张春龙【摘要】分析了一种Buck三电平DC-DC变换器的工作原理,并建立其工作于电感电流连续情况下的数学模型.飞跨电容电压稳定在输入电压的一半是Buck TL变换器能够正常工作的一个重要前提,故需要飞跨电容电压和输出电压两个控制环.文章采用一种解耦控制方案,使原来相互耦合的两个控制环相互独立;再利用Bode图在频域对系统的控制电路各个环节进行设计;最后通过Saber软件仿真验证了控制参数设计的正确性.【期刊名称】《南通职业大学学报》【年(卷),期】2016(030)004【总页数】6页(P77-82)【关键词】TL变换器;解耦控制;飞跨电容【作者】邵丽华;张春龙【作者单位】南通职业大学电子信息工程学院,江苏南通 226007;南通职业大学电子信息工程学院,江苏南通 226007【正文语种】中文【中图分类】TM464近年来，为降低电路系统工作于大功率场合开关器件的电压应力，人们提出了各种多电平变换器电路拓扑[1-2]。
文献[3]对四电平DC-DC变换器工作情况和控制方案进行研究，将电压和电流的基波和各次谐波作为控制量，对这个多输入多输出系统应用现代控制理论进行控制，但控制方案复杂；文献[4]提出了解耦控制策略，即将两个耦合电压环分开，成为两个独立的单输入单输出系统，使控制电路设计大为简化。
不过，这些文献只提出了设计方案，而对于控制电路具体的参数设计则未涉及。
本文应用数学建模和经典控制理论，采用解耦控制策略[5]，以Buck TLDC-DC变换器为例，进行了Buck三电平DC-DC变换器闭环参数的设计并给出了仿真验证。
图1所示的Buck TL变换器中，当两只开关管占空比相等，相位相差180°导通时，飞跨电容电压VC1稳定于Vin/2。
当占空比d＞0．5或d＜0．5时，变换器的工作方式不同。
当占空比d＜0．5时，变换器中最多只有一个开关管导通。
基于PWM模式控制的Buck型DC_DC芯片的设计
2
基于 PWM 模式控制的 Buck 型 DC_DC 芯片的设计
得了可喜的成就，但现在电源管理类芯片的研发与销售仍是各大外企占据垄断地 位，国内的企业规模小、起步晚，还无法打入国际市场。在现在经济危机的影响 下，各大外企纷纷急剧缩水，而中国政府加倍关注于电子产品的研发，并投入了 巨额的人力、财力。可以预计今后我国电源管理类芯片的产业必能飞速发展，在 国际市场上占据一席之地。
本人签名： 导师签名：
日期 日期
第一章 绪论
1
第一章
绪论
1.1 课题背景和研究意义
在微电子技术突飞猛进的今天，电子设备与人们的生产、生活密切相关，并 且日益小型化、高效化。作为电子设备的动力之源，电源管理类芯片也随之快速 增长。消费、通信网络和计算机一直是电源管理芯片市场最主要的应用领域，三 驾马车占据了中国电源管理芯片市场近 80%的市场份额。 据 CSIA 的统计， 自 2005 年至 2008 年，电源管理芯片的市场份额处于增长势态，销售额从 2005 年的 165.2 亿，增长到 2008 年的 319.3 亿，4 年增长率超过 90%。但在这可喜的数字下隐藏 着年增长率不断下滑的严峻事实。自 2008 年金融危机的冲击，下游整机厂商产量 的下降使得市场增速缓慢，有些领域甚至出现较大幅度的下滑，2009 年度上半年 更首次下滑 13.7%。但由于政府的大力扶持，通信网络领域的电源管理芯片市场不 仅没有严重下滑，反而保持了强劲的发展势头，拉动整体市场保持平稳发展，也 为全球电源管理 IC 供应商提供了宝贵商机。 目前的电源管理类芯片[1]主要包括DC_DC转换器、 线性稳压器(LDO)、 电荷泵、 电池充电/管理IC、PWM/PFM控制器、AC-DC稳压器及功率因数校正(PFC)稳压器 等。传统的LDO具有输出纹波电压小、稳定性能好、电磁干扰(EMI)低、外围器件 少等优点，占据了最大的市场份额。但由于技术门槛的降低、利润空间严重压缩， 加上在某些应用上被DC_DC和PMU产品取代，LDO也成为2009年上半年中国电源 管理芯片市场上下滑幅度最大的产品，可以预计今后LDO的份额会进一步减小并 被其它产品取代。PMU可集成多个LDO、电荷泵、DC_DC等结构，实现多电源管 理。随着产品集成度的进一步提高以及便携产品需求的不断增加，PMU市场份额 进一步增加，并可能在今后的电源管理芯片中占主导地位。但PMU往往只是针对 特定产品进行的单独设计，通用价值不高，由于技术要求、产品解决方案以及市 场渠道等诸多因素制约，在目前被看好的是DC_DC转换器。 DC_DC转换器是通过一个电压检测机制，改变开关的占空比（D）以维持电 压稳定输出。它具有高效率、低功耗以及输出电压变换灵活（升压、降压、升降 压、极性反转） ，并可以驱动较大的负载电流等优点。同时DC_DC转换器的缺点鲜 明，与LDO相比，它的输出纹波大；需要外接电感、电容等滤波元件，体积大， 成本较高；环路补偿较复杂；开关噪声大；易产生EMI干扰。DC_DC转换器因其 高效、大负载等优点在现今的电源管理类芯片中地位稳固，并在今后一段时间内 仍是电源管理类芯片的主流。虽然我国从事开关电源的研制工作已数十年，也取
BUCK型DCDC变换器电路设计
BUCK型DCDC变换器电路设计1.原理BUCK型DC-DC变换器的原理基于一个开关和一个电感的组合。
当开关闭合时，电感中储存的能量会增加，同时输出电压会降低。
当开关打开时，电感中储存的能量会释放，输出电压会增加。
通过改变开关的周期和占空比，可以控制输出电压的稳定性。
2.基本电路设计-开关可以是MOSFET或BJT等元件，负责控制电路的开关状态。
-电感主要起到储存能量的作用，根据输出电流选择合适的电感数值，并结合开关频率选择合适的电感电流。
-二极管位于电感和负载之间，用于流动电流。
-滤波电容用于过滤输出纹波，增加稳定性。
-负载则是变换器的输出端，根据需要选择合适的负载数值。
3.性能参数选择在设计BUCK型DC-DC变换器时，需要选择合适的性能参数以确保稳定性和效率。
-输入电压范围：根据实际应用的输入电压范围选择合适的设备。
-输出电压范围：根据实际应用的输出电压需求选择合适的设备。
-开关频率：通过选择合适的开关频率，可以平衡效率和纹波。
-效率：BUCK型DC-DC变换器的效率通常在80%到95%之间，可以通过选择适当的部件来提高效率。
-纹波电压：根据应用需求，选择适当的滤波电容和电感来减小输出电压纹波。
4.工作原理当输入电压施加到BUCK型DC-DC变换器的输入端时，开关关闭，电感将储存能量。
当开关打开时，电感释放能量到负载，从而提供稳定的输出电压。
通过改变开关的占空比，可以控制输出电压的稳定性。
5.效率和效果综上所述，BUCK型DC-DC变换器是一种常见的降压型电源变换器，通过开关和电感的组合实现输出电压的稳定降低。
在设计过程中，需要注意选择合适的元件和参数以满足应用需求。
同时，合理的电路布局和工艺选择，也对BUCK型DC-DC变换器的性能和效果有重要影响。
开关电源CCM与DCM工作模式
开关电源Buck电路CCM及DCM工作模式一、Buck开关型调整器:图1二、CCM及DCM定义：1、CCM (Continuous Conduction Mode),连续导通模式：在一个开关周期内，电感电流从不会到0。
或者说电感从不“复位”，意味着在开关周期内电感磁通从不回到0，功率管闭合时，线圈中还有电流流过。
2、DCM，(Discontinuous Conduction Mode)非连续导通模式：在开关周期内，电感电流总会会到0，意味着电感被适当地“复位”，即功率开关闭合时，电感电流为零。
3、BCM（Boundary Conduction Mode），边界或边界线导通模式：控制器监控电感电流，一旦检测到电流等于0，功率开关立即闭合。
控制器总是等电感电流“复位”来激活开关。
如果电感值电流高，而截至斜坡相当平，则开关周期延长，因此，BCM变化器是可变频率系统。
BCM变换器可以称为临界导通模式或CRM（Critical Conduction Mode）。
图1通过花电感电流曲线表示了三种不同的工作模式。
图2 电感工作的三种模式电流斜坡的中点幅值等于直流输出电流I的平均值，峰值电流Ip与谷值o电流I之差为纹波电流。
V三、CCM工作模式及特点根据CCM定义，测试出降压变换器工作于连续模式下的波形，如下图3所示。
图3波形1表示PWM 图形，将开关触发成导通和截止。
当开关SW 导通时，公共点SW/D 上的电压为Vin 。
相反，当开关断开时，公共点SW/D 电压将摆到负，此时电感电流对二极管D 提供偏置电流，出现负降压——续流作用。
波形3描述了电感两端电压的变化。
在平衡点，电感L 两端的平均电压为0，及S1+S2=0。
S1面积对应于开关导通时电压与时间的乘积，S2面积对应于开关关断时电压与时间的乘积。
S1简单地用矩形高度（in V -out V ）乘以D sw T ，而S2也是矩形高度-out V t 乘以（1-D ）sw T 。