DCDC变换器轻载时三种工作模式是什么？

信号翻转系统进入正常工作时，系统为正常的定频PWM工作，高端MOSFET进入正常的PWM工作，此时系统工作在连续PWM模式或断续与连续PWM并存的模式，能量很快的向输出传送，只要工作几个周期后便停止工作。

　　3 强迫连续模式

　　强迫连续模式主要针对于同步Buck变换器，在正常工作时，强迫连续模式和跳脉冲模式一样都工作于CCM模式。当输出负载降低并降低到一定的值时，如前所述，跳脉冲模式将由CCM进入DCM模式，在电感的电流为0时续流二极管将自然关断并维持关断的状态直到进入下一个开在周期。

　　对于强迫连续模式，在电感的电流为0，由于同步开关管仍然导通，因此输出的电容电压将反向加在电感上从而对电感反向激磁，电感的电流将从0反向增加到一定值，然后同步管关断，主开关管导通，输入电压加在电感上，电感两端的电压为正电压，电感的电流将从一定负值正向增加，在过0后继续正向增加到一定值，这也是所谓的输出电流倒灌现象。

　　图3：强迫连续模式

　　主开关管和同步开关管在每个开关周期都在工作，因此开关的功耗大，系统的效率极低。低输出负载条件下，在每个开关周期，高端的主开关导通时，从输入端向输出负载传输的能量大于实际负载所需要的能量，因此必须依靠同步开关管的导通，使输出电压对电感反向激磁，从而将多余部分的能量储存在电感中，以维持输出的调节。这部分的能量只是在电感中来回的交换，并没有消耗在实际的负载中。由于电感有磁损耗（磁芯中的功率损耗）和铜损耗（导线电阻的损耗）能量，因此也进一步的降低的效率。然而也正是因为主开关管和同步开关管在每个开关周期都在工作，即使在轻负载的条件下，在每个开关周期，输入和输出的能量能够得到平移，因此输出电压的纹波也最小。

　　这种效率最低的操作模式适合于一些特定的应用。在该模式中，输出可以供电流也可以吸收电流，因此可以应用于DDR存储器的供电。另外，在一些通讯系统中，即使是在轻负载的条件下仍然需要低的输出电压纹波，因此也必须使用此种工作模式，而效率并不是主要的考虑因素。输出纹波电压和频率在整个负载变化范围内恒定，容易滤除噪声，适合于通讯等要求干扰噪声低的应用。在强制连续模式操作中输出电流倒灌，然后处于开关管死区时间，电感的电流对输入电容充电，其电压提升，设计时要校核实际的输入电压最大值，使其小于相关元件的额定值。

　　4 三种模式的结果比较

　　设计输入电压为3.3V，输出电压为2.5V的同步Buck变换器，输出满负载电流为Io=1.25A，轻载电流Io=50mA，工作的频率为1MHz，电感值L=2.2uH，输出电容选取22uF陶瓷电容。

　　从图4可见，在50mA的轻载输出电流下，系统工作于跳脉冲模式时电感的电流为DCM模式，每个开关周期电感的电流过0并保持一段时间后才进入下一个开关周期；系统工作于突发模式时，主开关管停止开关操作的间歇时间为9uS，然后再开关操作3uS，输出的电压纹波峰峰值高达20mV；系统工作于强迫连续模式时，电感的电流过0后继续反向增加到-100mA，然后从-100mA正向增加，过0后继续正向增加到最大值。输出的纹波很小，明显的，电感的环流将影响系统的效率。

　　（a）跳脉冲模式 （b）突发模式 （c）强迫连续模式

　　图4：轻载三种工作模式波形（Vin=3.3V， Vo=2.5V， Io=50mA）

　　从图5可以看到三种模式轻载时的效率和输出电压的纹波比较，在三种模式中，突发模式具有最高的轻载效率和最大的输出电压纹波，强迫连续模式具有最低的轻载效率和最小的输出电压纹波，跳脉冲模式则介于二者之间。

　　（a）三种模式效率比较 （b）三种模式输出纹波比较

　　图5：轻载三种模式效率和输出纹波

　　参考文献：LTC3411数据表