【導讀】可調式直流電源一般配有開關轉換器，用於提供穩定的輸出電壓
，並帶有明顯的紋波。如果將開關轉換器集成到 PCB shang，nameshuchuzhongjiuhuibaohanyixiekaiguanzaosheng。dianyuanzhongyoujigebufenhennanzaibanzaishengyazhuanhuanqizhongshixian，zaishiboqishangzhakanboxingshi
，shuchuzhongdezaoshengkenenghuifeichangqianglie。

本文要點

●降壓和升壓轉換器的波形總是帶有一些紋波和噪聲
，這是功率轉換器的開關動作造成的。

●與降壓轉換器一樣，升壓轉換器可以在連續或非連續模式下工作。

●一旦轉換器進入非連續模式，波形就會從典型的紋波形狀變為電感電流為零的波形，並且可能出現很強的瞬態效應。

可調式直流電源一般配有開關轉換器，用於提供穩定的輸出電壓
，並帶有明顯的紋波。如果將開關轉換器集成到 PCB shang，nameshuchuzhongjiuhuibaohanyixiekaiguanzaosheng。dianyuanzhongyoujigebufenhennanzaibanzaishengyazhuanhuanqizhongshixian，zaishiboqishangzhakanboxingshi
，shuchuzhongdezaoshengkenenghuifeichangqianglie。

升壓轉換器的波形包括兩部分：額定（平均）直流輸出和開關波形產生的噪聲，其表現為圍繞額定直流值的紋波。這是升壓轉換器在連續模式下輸出電壓/電流的基本形式。還要考慮到非連續模式，在該模式下，由於占空比和 R/L 上(shang)升(sheng)率(lv)不(bu)足(zu)，轉(zhuan)換(huan)器(qi)會(hui)失(shi)去(qu)調(tiao)節(jie)。借(jie)助(zhu)得(de)心(xin)應(ying)手(shou)的(de)仿(fang)真(zhen)工(gong)具(ju)，設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)可(ke)以(yi)從(cong)升(sheng)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)波(bo)形(xing)仿(fang)真(zhen)中(zhong)確(que)定(ding)工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)，並(bing)通(tong)過(guo)實(shi)驗(yan)來(lai)找(zhao)到(dao)確(que)保(bao)穩(wen)定(ding)供(gong)電(dian)的(de)器(qi)件(jian)參(can)數(shu)值(zhi)。

升壓轉換器波形

升壓轉換器的輸出波形取決於轉換器的工作模式。開關穩壓器有兩種可能的工作模式：lianxuhefeilianxugongzuomoshi。zheliangzhongmoshixiadeshengyazhuanhuanqiboxingshibutongde
，keyitongguoguanchadiangandianliulaishibie。zaiguanchashuchudianliushiyaozaixi，yinweidangcunzaiwugong（高電容）器件時
，在複雜的負載網絡中可能存在一些補償。

對調節器電路進行瞬態分析仿真
，或者從示波器收集測量結果，就能確定轉換器的工作模式。

1. 連續導通模式

連續導通模式是開關穩壓器最簡單的運行模式。在這種模式下，電感中的電流（也就是輸出電流）在開關期間始終不會下降到 0；不過在開關期間會表現出一些振蕩。這是因為當開關元件激活時，轉換器的上升/下xia降jiang時shi間jian非fei常chang長chang，所suo以yi輸shu出chu電dian流liu可ke以yi通tong過guo放fang電dian電dian容rong來lai維wei持chi。可ke以yi將jiang它ta看kan作zuo是shi一yi種zhong帶dai有you一yi些xie附fu加jia噪zao聲sheng的de偽wei穩wen態tai工gong作zuo模mo式shi。這zhe種zhong噪zao聲sheng的de有you效xiao值zhi測ce量liang（或功率譜測量）
，可用於確定產生穩定直流電所需的濾波水平。

升壓轉換器在連續導通模式下工作時關鍵器件的波形 

在上述圖形中
，最重要的波形是第 2 個波形（電感電流）。在(zai)這(zhe)個(ge)波(bo)形(xing)中(zhong)，我(wo)們(men)可(ke)以(yi)清(qing)楚(chu)地(di)觀(guan)察(cha)到(dao)額(e)定(ding)電(dian)流(liu)上(shang)存(cun)在(zai)的(de)紋(wen)波(bo)。輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)的(de)情(qing)況(kuang)與(yu)之(zhi)類(lei)似(si)，具(ju)體(ti)取(qu)決(jue)於(yu)負(fu)載(zai)網(wang)絡(luo)中(zhong)無(wu)功(gong)阻(zu)抗(kang)的(de)水(shui)平(ping)。

然後通過調整 PWM 驅動器的占空比來調製輸送到負載的電源，這也將改變波形。例如，通過降低占空比 (D)，電流波形的上升時間將縮短
，而在 (1 - D) 區間內的下降時間將增加。如果占空比對於所需的調節水平來說太低
，電感電流波形最終將下降到 0，轉換器將在非連續導通模式下工作。

2. 非連續導通模式

進入非連續導通模式之後
，波形將表現為一個不連續的函數

，並將存在輸出電流為 0 的(de)階(jie)段(duan)。這(zhe)可(ke)以(yi)用(yong)一(yi)個(ge)大(da)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)來(lai)平(ping)滑(hua)
，但(dan)紋(wen)波(bo)可(ke)能(neng)大(da)得(de)令(ling)人(ren)無(wu)法(fa)接(jie)受(shou)，而(er)且(qie)設(she)計(ji)的(de)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)也(ye)會(hui)很(hen)低(di)。此(ci)外(wai)，這(zhe)些(xie)設(she)計(ji)往(wang)往(wang)會(hui)在(zai)電(dian)感(gan)波(bo)形(xing)的(de)下(xia)降(jiang)沿(yan)表(biao)現(xian)出(chu)一(yi)些(xie)瞬(shun)態(tai)振(zhen)鈴(ling)，因(yin)為(wei)係(xi)統(tong)不(bu)再(zai)被(bei)周(zhou)期(qi)性(xing)地(di)驅(qu)動(dong)，導(dao)致(zhi)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)上(shang)出(chu)現(xian)較(jiao)大(da)的(de)欠(qian)阻(zu)尼(ni)振(zhen)蕩(dang)。

通常情況下
，無法進入這種狀態是因為占空比突然變得太短。比較上述模式的正確方法是比較紋波電流和額定輸入電流。

連續導通模式 (CCM) 和非連續導通模式 (DCM) 下的紋波電流調節

這(zhe)也(ye)可(ke)能(neng)是(shi)由(you)於(yu)設(she)計(ji)中(zhong)出(chu)現(xian)了(le)一(yi)個(ge)無(wu)意(yi)的(de)錯(cuo)誤(wu)，即(ji)電(dian)感(gan)設(she)計(ji)得(de)太(tai)小(xiao)，因(yin)此(ci)對(dui)於(yu)給(gei)定(ding)的(de)占(zhan)空(kong)比(bi)來(lai)說(shuo)，轉(zhuan)換(huan)器(qi)中(zhong)的(de)下(xia)降(jiang)時(shi)間(jian)太(tai)短(duan)。當(dang)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)犯(fan)了(le)這(zhe)個(ge)錯(cuo)誤(wu)時(shi)，他(ta)們(men)往(wang)往(wang)會(hui)發(fa)現(xian)無(wu)法(fa)僅(jin)僅(jin)通(tong)過(guo)增(zeng)加(jia)占(zhan)空(kong)比(bi)來(lai)重(zhong)新(xin)進(jin)入(ru)連(lian)續(xu)導(dao)通(tong)模(mo)式(shi)
；電感的下降時間太短了。此外，增加占空比會改變輸出電壓，而且可能無法達到預期的輸出。

有四種方法可以使設計重新進入連續導通模式，而不需要改變占空比：

1. 使用更大的電感器（指電感量更大，不一定是物理上的更大）；這樣做還有一個好處，就是能直接減少輸出電壓的紋波。

2. 使用更大的電容器，再次延長電感電流波形的上升時間
；這樣做還可以提供額外的噪聲過濾。

3. 在濾波電容上增加一個非常小的電阻，以延長上升時間。在某些情況下，增加的電阻可以小至幾歐姆。

4. 增加開關頻率，如此一來，盡管在非連續的升壓轉換器波形中有較長的關斷時間
，開關也會更頻繁。

第 1 種方法和第 2 種方法在具有低輪廓或小尺寸的設計中可能實施起來有些困難。值得注意的是
，如果采用了第 4 種方法，就無需考慮前兩種方法，這也是現代數字和無線係統的電源設計在很高的 kHz 或 MHz 開關頻率下運行，而較簡單的直流設計可以繼續在低頻率（約 100kHz）下運行的眾多原因之一。

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