开关电源的三中基本工作模式介绍
如果按照开关电源内部储能电感或储能变压器在开关周期内的能量存储状态区分，则其基本工作模式可分为三种：电流连续模式(CCM)，电流断续模式(DCM)及电流临界模式(BCM)。
在这三种模式中，BCM模式其实为CCＭ与DCM模式的特殊形态:
- BCM模式:
若在每个开关周期开始或结束时，储能电感或储能变压器所存储的能量刚好释放到0（对应的，其内部的最小磁通Φmin也刚好为0），那么，此时电源工作在BCM模式下；此工作模式在变频（PFM）或RCC电源中较为常见；
- CCM模式:
若每个开关周期开始或结束时，储能电感或储能变压器中最小磁通Φmin不为0，则变换器工作在CCM；此时储能电感或储能变压器还有残余能量存储；另外，从电流波形上来看，其中有直流分量存在；采用CCM模式可以有效降低开关管的电流应力，但需要较大的电感量；
- DCM模式:
若每个开关周期开始或结束前，储能电感或储能变压器中最小磁通Φmin已经为0，那么变换器工作在DCM。此模式下电源工作比较稳定，反馈设计也较简单，但开关管的电流应力会较大。
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CCM、BCM与DCM模式的转换
当电源设计在CCM模式下时，理论上：
1）当输入及输出电压保持不变的时，若负载阻抗逐渐增加(输出电流减少)：
* 保持CCM工作模式，占空比不会发生变化，直到上面图示中的Ipp2=0或Isp2=0为止，
* 当负载电流减少到刚好使Ipp2=0或Isp2=0时，电源进入BCM模式，
* 若继续减少负载电流，Ipp2或Isp2仍为0，但电源进入DCM模式，
*
对Buck或隔离式Buck拓扑(如Forward,Push-Pull,Half-bridge,Full-Bridge等)，若电源进入DCM模式，
则占空比将按下面规律变化：
http://s12/bmiddle/871e6920gbe1638c0a99b&690
式中: D：为占空比；T: 开关周期(S)；R：输出负载(欧姆)；L: 输出储能电感感量(H)；
Vo:输出电压(V)； Vns：输出储能电感的输入电压；
另外，对Buck或隔离式Buck拓扑来说，CCM模式下需注意的是，若占空比设计超过0.5，则需要注意当占空比跨越0.5时，反馈系统可能不稳定；若采用电流反馈，则需要作电流斜率补偿；
2）反之，电源将从DCM变化到BCM，之后进入CCM模式；
3）当输出负载保持不变时，若逐渐增加输入电压，电源将会从CCM变化到BCM，之后进入DCM模式；这也是为什么在设计计算时要验证最小占空比的原因之一(另一重要原因是要降低开关管的导通交越损失，确保开关周期内最小导通时间ton比开关管本身的开通时间要长的多；一般MosFET的开通时间约为100nS左右，而ton要确保在1uS以上)；
反激式开关电源的基本工作模式及输入输出关系
http://s13/middle/871e6920gbe06ded74d2c&690
反激式开关电源的基本原理图
1 BCM&CCM模式
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BCM&CCM模式下的电压关系：http://s7/middle/871e6920gbe06d93813f6&690
a.在开关管导通时，一次绕组电压(Vin)与二次绕组电压(Vos)之间的关系：http://s4/small/871e6920gbe06bde7a0c3&690，
开关管承受电压：http://s9/small/871e6920gbe06becbda18&690，
整流管承受电压：http://s2/small/871e6920gbe06bf7898e1&690；
b.在开关管关断期间，二次绕组电压(Vns)与一次绕组电压(Vor)之间的关系：http://s9/small/871e6920gbe06c19dda88&690；
式中http://s10/small/871e6920gbe06c43f1659&690，
开关管承受电压：http://s2/small/871e6920g796713cc09d1&690
根据伏秒规律,如图中所示，有: http://s4/small/871e6920gbe06c836d1a3&690，
所以：http://s12/small/871e6920gbe06c981166b&690
http://s8/small/871e6920gbe06cb5cc297&690
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BCM&CCM模式下的电流关系：
a.在开关管关断瞬间，根据能量守恒[http://s11/middle/871e6920gbe070e5d552a&690 ]，
一次绕组存储能量：http://s12/bmiddle/871e6920gbe070fe5d61b&690，
它应等于二次绕组释放的能量：http://s2/bmiddle/871e6920gbe07127a0ce1&690
因此：http://s8/bmiddle/871e6920g79671b92a917&690 ，
由于电感量与圈数平方成正比，故而http://s5/bmiddle/871e6920g79671c85bd94&690，
所以http://s5/bmiddle/871e6920gbe0727733454&690，
这就是反激式变压器的安匝数规律；
b.在开关管导通瞬间，根据能量守恒同样有[http://s11/bmiddle/871e6920gbe072a014bba&690]:
二次绕组停止能量释放，变压器剩余能量：http://s11/bmiddle/871e6920gbe072b43ef5a&690，
它也是一次绕组开始储能的起点：http://s13/bmiddle/871e6920gbe072cf4d21c&690，
因此：http://s9/bmiddle/871e6920gbe0735d192b8&690；
c.假设在开关管导通期间(ton内，非整个周期)，一次绕组的平均电流为Ipm，而关断期间(toff)二次绕组的平均电流为Ism，根据能量守恒同样有http://s9/bmiddle/871e6920gbe07388febc8&690；
由上面的分析结果可验证反激式变压器的安匝数规律http://s2/bmiddle/871e6920gbe073c27a871&690;
2 DCM模式
http://s9/middle/871e6920gbe0722f2e248&690
如图所示，在整个周期T内：
1）开关管导通期间(ton)，变压器进行能量存储http://s5/bmiddle/871e6920gbe151b78b714&690；
2）开关管关断期间(toff=tr+td)：
*
变压器在tr时间内将能量完全释放： http://s11/bmiddle/871e6920gbe151c223f7a&690，
*
变压器在td时间内不工作；若td=0,则变压器进入BCM。
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DCM模式下的电压关系与BCM类似(伏秒规律同样成立)：
a.在开关管导通时，同样有：http://s14/bmiddle/871e6920gbe1535b0cc0d&690，
开关管承受电压：导通压降http://s16/bmiddle/871e6920gbe1537522b0f&690 ，
整流管承受电压：http://s16/bmiddle/871e6920gbe15389c888f&690；
b.在开关管关断的tr时间内， http://s15/bmiddle/871e6920g796885ca719e&690也成立，
同样http://s12/bmiddle/871e6920gbe153bca531b&690
根据伏秒规律,同样有：http://s6/bmiddle/871e6920g79688711c055&690
- DCM模式下的电流关系与BCM类似：
a. 在开关管关断瞬间：http://s12/bmiddle/871e6920gbe1547e9cbbb&690 ；
b.
假设在开关管导通期间(ton内，非整个周期)，一次绕组的平均电流为Ipm，而关断期间的tr时间内二次绕
组的平均电流为Ism，根据能量守恒同样有http://s2/bmiddle/871e6920g79688748a651&690
在ton+tr时间内，反激式变压器的安匝数规律http://s11/bmiddle/871e6920gbe154c2ca9ba&690
- DCM开关周期的等效处理
对于DCM模式下的反激变压器设计，大都以BCM方式进行，从而使整个计算过程更加方便：
方式1：把输出功率最大时的工作模式定为BCM。这意味着当输出功率比最大输出功率小时，变压器就进入DCM
工作模式。
方式2：若要求变换器全过程工作在DCM，则需要作一些处理以便简化计算过程：
如图中所示，整个开关周期为T=ton+tr+td；为保证所有负载条件下变换器均工作在DCM模式下，变换器的实际工作时间必须少于整个开关周期T，即ton+tr<T
或td>0。
若不考虑td,那么在Tx=ton+tr时间内，变换器就相当于工作在BCM模式。在最低输入电压及最大负载条件下取：
http://s12/bmiddle/871e6920gbe154d5f7f8b&690，
于是有等效最大占空Dx:
http://s16/bmiddle/871e6920gbe1552ec8c2f&690
式中: Dx：为等效最大占空比；T:
开关周期S；ton：开关管导通时间S；
tr: 二次侧绕组电流下降时间S； td：二次侧绕组无电流时间S。
因此所有的计算就可以安BCM或CCM模式进行下去了。
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(2012-04-20 11:09:07)