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如何推导DCM模式下输出纹波电压表达式?

1. 简介

前文 [BUCK电路输出纹波电压的计算公式] 中,给出了BUCK电路在CCM模式下的输出纹波电压的表达式,即公式(3.197)

这里需要说明的是:公式(3.197)是BUCK电路工作在CCM模式下的输出纹波电压表达式;DCM模式下的输出纹波电压表达式与此不同。

此文,分析推导BUCK电路DCM模式下输出纹波电压表达式。

2. 推导过程

2.1 根据公式(3.197)可知,在忽略由ESL导致的感性纹波电压的情况下,BUCK电路输出端总的纹波电压由“输出阻性纹波电压”和“输出容性纹波电压”两个分量组成。

图 3.38 DCM模式下的电感电流和输出纹波电压

图 3.38所示,当BUCK电路工作在DCM模式下时,在 T_ON 时间内,由电感公式 V=L×∆I/∆T 可知,T_ON 时间可以表示如下:

注意,这里电感上的电流变化量 ∆I 是从 I_(SKIP-LIMIT) 到零,所以是 ∆I = I_(SKIP-LIMIT) 。V_IN - V_OUT 是 T_ON 时间内功率电感两端的电压差。

2.2 输出端的电流变化量为

由此容易知道,“输出阻性纹波电压”可以表示如下:

2.3 根据电荷公式 ∆Q=∆I×T=C×∆V 可知,DCM模式下的“输出容性纹波电压”可以表示如下:

将公式(3.189)和(3.190)代入公式(3.192),可得:

2.4 综合公式(3.191)和(3.193)可知,BUCK电路工作在DCM模式下输出端总的纹波电压表示如下:

参考资料:MAX15118规格书

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