原来DCM和CCM区别这么大!你选对了吗?

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DCM 相对应的是CCM 模式,很多工程师朋友并不知道两者的区别,更不知道该如何选择。今天的电源小课堂就带大家搞清楚这个问题。

DCM和CCM的概念

以基础的Buck为例,上管Q1导通时,输入给电感储能同时给输出提供能量。下管Q2导通时,电感续流给输出提供能量。

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图1

CCM连续导通模式,是指在一个开关周期内,电感电流连续,电感电流可以降到0,但不会维持为0。

DCM断续导通模式,是指在一个开关周期内,电感电流总有一段维持为0。

DCM又分为降频DCM定频DCM,由于实际使用中都是以降频DCM为主,因此下文均是以降频DCM为例。


图2

DCM和CCM的差异

重载时,无论是DCM模式还是CCM模式,都会以CCM模式运行,所以没有可比性,两者的差异主要体现在轻载下。

1、轻载效率

轻载时buck的损耗以开关损耗为主,从开关损耗的计算公式可以看出,开关损耗与开关频率成正比

其中,tontoff 分别为上管导通所需时间及关断所需时间,fsw为开关频率。

DCM模式会降低开关频率以降低损耗。因此在轻载时,DCM模式能有更高的效率。这就好像司机师傅在运货需求较小时,以DCM模式运行的司机师傅会降低运送频率以节省运输费用;而在运货需求较大时,司机师傅就要开足马力运输以确保供应充足。

2、静态输出纹波

由于DCM模式在轻载下会降频运行,相同条件下频率越低输出纹波越大。因此CCM模式在轻载时静态纹波会优于DCM。


图3

3、响应速度(动态纹波)

CCM模式下的响应速度比DCM更快。 这同样是由于DCM模式降频导致响应速度变慢。CCM就好像送货师傅不仅每天坚持送货,每次也都会带充足的货物,多余的货物再送回去;而DCM在运货需求较少时,两三天才送一次货,每次的货物量也刚刚好。但是当运货需求突然增大时,DCM则需要更长的时间来反应才能满足运货的需求。


图4

4、CCM需要同步Buck才能实现

这是由于轻载时CCM模式会有负向的电感电流流经下管**,** 非同步Buck的下管为二极管不能流过负向电流。


图5

CCM和DCM各自优缺点总结:

  • CCM:输出纹波小,响应速度快。但是轻载损耗大,效率低,且必须要同步buck才能实现。
  • DCM:轻载损耗小,效率高。但是输出纹波大,响应速度慢。

适用场景

在需求轻载高效的场合,需要选用DCM模式。例如电池供电,如果设备经常会工作在低功耗模式下,那么DCM可以有效提高电池续航时间。适配器供电的情况下往往没有这种需求。

而有些场合只能选用CCM模式,例如对频率敏感的射频器件,需要全负载范围内输出纹波尽量小的运放等场合。

如果没有特别的要求,则两种模式都可以选择。

模式配置方式

如何配置芯片参数来获得需要的模式呢?

方式一

部分芯片有模式选择的管脚,例如MPM3620。对MPM3620的AAM脚进行不同的配置可以使其工作在不同的模式。


图6

方式二

部分芯片有两种版本。例如MP2330是AAM的版本,而MP2330C是CCM的版本。


图7

方式三

部分芯片可以通过I²C修改寄存器来设置,例如MPM3695-25


图8

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2 个赞

“非同步Buck的下管为二极管不能流过负向电流”,这句话意味着非同步BUCK不支持DCM模式吗?

非同步buck不支持强制CCM,CCM模式下管上才会出现负向电流

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