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【讨论】CCM BUCK和DCM BUCK电路的优点和缺点

上次拆解了一个采用BUCK PFC做的电源,其BUCK工作在DCM模式,我不理解为什么要采用DCM BUCK,而不采用CCM BUCK,看其用料,应该是不计成本的,那就应该是在效率、PF值、功率密度、温升、EMC……之间做了取舍吧?

我个人认为:

DCM BUCK相对于CCM BUCK来说,可以减小电感匝数,减小开关管的电流应力,

但需增大了电感线径,工作峰值电流会加倍,有效值电流也会较大,输出二极管的电流应力较大,这样会导致温升升高,EMC处理难度加大。

对功率密度,PF值和效率的影响就不好判断了,期待大家来讨论下。

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小凡凡
LV.7
2
2011-05-10 19:14

个人理解:

这个应该跟BCM-BOOSTPFC是一个道理,

BCM(DCM)模式下的效率比CCM模式高,

假设输出功率不高的话,各元器件的电流应力其实并不大。

即使是BUCK-PFC,其输出电压依然超过100V,

CCM模式下功率半导体器件的选型,应该也要比BCM模式下困难很多。

没有具体分析,计算,仅代表 “ 临时性的观点 ”

可以确定的是,BUCK-PFC对变压器设计的贡献是无与伦比的(尤其反激)

 

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2011-05-10 19:21
@小凡凡
个人理解:这个应该跟BCM-BOOSTPFC是一个道理,BCM(DCM)模式下的效率比CCM模式高,假设输出功率不高的话,各元器件的电流应力其实并不大。即使是BUCK-PFC,其输出电压依然超过100V,CCM模式下功率半导体器件的选型,应该也要比BCM模式下困难很多。没有具体分析,计算,仅代表“临时性的观点”[图片]可以确定的是,BUCK-PFC对变压器设计的贡献是无与伦比的(尤其反激) 

BUCK-PFC 输出电压一般低与100V,因为100V以下的电容体积相对小很多,MOS管的RON也会小很多,可以说是一道坎。

MOS管和二极管的电流应力是相差不到,但电感的峰值电流会大1倍多。

DCM模式效率会比CCM高?一定是吗?为什么呢?

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小凡凡
LV.7
4
2011-05-10 19:39
@javike
BUCK-PFC输出电压一般低与100V,因为100V以下的电容体积相对小很多,MOS管的RON也会小很多,可以说是一道坎。MOS管和二极管的电流应力是相差不到,但电感的峰值电流会大1倍多。DCM模式效率会比CCM高?一定是吗?为什么呢?

根据BUCK原理,降压比越大,效率越低。所以220VAC输入,+HVDC=300V,

BUCK电压最好不要过低。

个人观点:

1、BCM模式可以采用较小的变压器(磁芯);

2、BCM模式变压器的气隙很小,边缘磁通损耗较小(或许辐射会有所改善);

3、BCM模式下,半导体几乎不存在反向恢复损耗(也会改善EMI);

4、BCM模式下,电流应力确实较大,但综合对比优缺点已经很明显(小功率)。

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2011-05-10 19:48
@小凡凡
根据BUCK原理,降压比越大,效率越低。所以220VAC输入,+HVDC=300V,BUCK电压最好不要过低。个人观点:1、BCM模式可以采用较小的变压器(磁芯);2、BCM模式变压器的气隙很小,边缘磁通损耗较小(或许辐射会有所改善);3、BCM模式下,半导体几乎不存在反向恢复损耗(也会改善EMI);4、BCM模式下,电流应力确实较大,但综合对比优缺点已经很明显(小功率)。

我上次拆的那个是90W的,全电压输入,BUCK输出84V,效率为94%~95%

应该是DCM电感气隙更大吧,因为感量小,DI/DT比较大,EMC应该会更差吧?

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小凡凡
LV.7
6
2011-05-10 19:59
@javike
我上次拆的那个是90W的,全电压输入,BUCK输出84V,效率为94%~95%应该是DCM电感气隙更大吧,因为感量小,DI/DT比较大,EMC应该会更差吧?

BCM模式下,磁芯中没有直流磁通,理论上无需气隙。

①外加的伏秒值、匝数、磁芯面积决定了交变磁通量;

VTon(n) + Np + Ae → △B

②直流平均电流值、匝数、磁路长度决定了直流磁场强度;

         Idc + Np + Lelg) → Hdc

  由计算可知,BCM模式下,磁芯匝数非常少。

电流过大,EMI确实会变差。但无二极管反向恢复,EMI也会变好。

共模、差模?传导、辐射?呵呵,没分析过。

 

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2011-05-10 20:10
@小凡凡
BCM模式下,磁芯中没有直流磁通,理论上无需气隙。①外加的伏秒值、匝数、磁芯面积决定了交变磁通量;VTon(n)+Np+Ae→△B②直流平均电流值、匝数、磁路长度决定了直流磁场强度;        Idc+Np+Le(lg)→Hdc  由计算可知,BCM模式下,磁芯匝数非常少。电流过大,EMI确实会变差。但无二极管反向恢复,EMI也会变好。共模、差模?传导、辐射?呵呵,没分析过。 

小凡凡,

怎么你老把我的DCM改为BCM呢?

DCM是断续模式,BCM是临界导通模式,不一样哦

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小凡凡
LV.7
8
2011-05-10 20:14
@javike
小凡凡,怎么你老把我的DCM改为BCM呢?DCM是断续模式,BCM是临界导通模式,不一样哦

呵呵,不好意思,习惯了哦。其实也差不多的啦。

我在浩方搞CS...................

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2011-05-10 20:19
@小凡凡
呵呵,不好意思,习惯了哦。其实也差不多的啦。我在浩方搞CS...................[图片]
不一样吧?BCM实际还是在CCM模式吧。
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2011-05-10 20:20
@javike
不一样吧?BCM实际还是在CCM模式吧。
没有进入DCM模式
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小凡凡
LV.7
11
2011-05-10 20:24
@javike
没有进入DCM模式

是的,BCM确实属于CCM模式的一种(临界)状态。

明天继续关注,现在接着打CS了

 

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2011-05-10 20:38

怎么过客那么多,没留下一个脚印……

就我和小凡凡讲呀

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2011-05-11 08:58
@javike
怎么过客那么多,没留下一个脚印……[图片]就我和小凡凡讲呀
虽然不会,但是小武还是帮顶下~~~~
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bode
LV.9
14
2011-05-11 12:18

对一楼的这句话不是很赞同:

DCM BUCK相对于CCM BUCK来说,可以减小电感匝数,减小开关管的电流应力。

我认为,同功率下,开关管的电流应力是增大的。

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2011-05-11 12:30
@bode
对一楼的这句话不是很赞同:DCMBUCK相对于CCMBUCK来说,可以减小电感匝数,减小开关管的电流应力。我认为,同功率下,开关管的电流应力是增大的。
DCM下导通时间短了,电流峰值是增加了,但电流有效值减少了呀。
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小凡凡
LV.7
16
2011-05-11 13:17
@电源网-源源
[图片]虽然不会,但是小武还是帮顶下~~~~
源源乖啊,不哭不哭。。。。。。。。。。。。。
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2011-05-11 14:05
@javike
DCM下导通时间短了,电流峰值是增加了,但电流有效值减少了呀。
学习了......
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2011-05-11 18:24
@小凡凡
[图片]源源乖啊,不哭不哭。。。。。。。。。。。。。

CS打完了……

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小凡凡
LV.7
19
2011-05-11 19:11
@javike
[图片]CS打完了……

今晚继续

今天辞职..................................

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2011-05-11 19:30
@小凡凡
今晚继续[图片]今天辞职..................................

辞职?

CS打输了呀?

 

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小凡凡
LV.7
21
2011-05-11 19:58
@javike
辞职?CS打输了呀? 

在这呆烦了

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2011-05-11 19:59
@小凡凡
是的,BCM确实属于CCM模式的一种(临界)状态。明天继续关注,现在接着打CS了 
继续呀……
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amonson
LV.8
23
2011-05-13 06:26
@javike
DCM下导通时间短了,电流峰值是增加了,但电流有效值减少了呀。
  
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amonson
LV.8
24
2011-05-13 06:48
@amonson
[图片] [图片] 

关于EMI,DCM峰值高,开关噪声大,在低频段能量较高;CCM有二极管反向恢复电流,这个可以产生频率很高的噪声,在高频段能量较高。定性考虑:输入电压,占空比,输出功率,频率都相同时,输入端口滤波部分DCM需要更大的X电容或差模电感,CCM需要更大的共模电感;CCM还需要二极管吸收。

关于功率器件,DCM需要更大的滤波电容,更大峰值电流的FET和二极管;CCM需要更大的电感,恢复更快的二极管。

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2011-05-13 08:30
@javike
继续呀……
关注
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小凡凡
LV.7
26
2011-05-13 09:07
@amonson
关于EMI,DCM峰值高,开关噪声大,在低频段能量较高;CCM有二极管反向恢复电流,这个可以产生频率很高的噪声,在高频段能量较高。定性考虑:输入电压,占空比,输出功率,频率都相同时,输入端口滤波部分DCM需要更大的X电容或差模电感,CCM需要更大的共模电感;CCM还需要二极管吸收。关于功率器件,DCM需要更大的滤波电容,更大峰值电流的FET和二极管;CCM需要更大的电感,恢复更快的二极管。

发现amonson特别细心,分析问题非常认真。

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LV.1
27
2011-05-13 12:59
@小凡凡
发现amonson特别细心,分析问题非常认真。[图片]
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2011-05-14 22:52
@amonson
关于EMI,DCM峰值高,开关噪声大,在低频段能量较高;CCM有二极管反向恢复电流,这个可以产生频率很高的噪声,在高频段能量较高。定性考虑:输入电压,占空比,输出功率,频率都相同时,输入端口滤波部分DCM需要更大的X电容或差模电感,CCM需要更大的共模电感;CCM还需要二极管吸收。关于功率器件,DCM需要更大的滤波电容,更大峰值电流的FET和二极管;CCM需要更大的电感,恢复更快的二极管。

嗯,分析得很好。

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2011-05-16 20:36
@javike
[图片]嗯,分析得很好。
路过
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ahu5
LV.5
30
2011-05-20 15:52
@amonson
[图片] [图片] 

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2011-05-23 09:03
@小凡凡
在这呆烦了
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