芯耀
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深夜的實驗室里，小王盯著示波器上跳動的波形發(fā)愁。他的降壓電源在輕載時效率始終不達標，同事建議他嘗試“跳脈沖模式(Pulse Skip Mode, PSM)”，但數(shù)據(jù)手冊里又提到了“非連續(xù)導(dǎo)通模式(Discontinuous Conduction Mode, DCM)”。這兩個概念似乎都在描述輕載時的工作狀態(tài)，但為何參數(shù)差異如此之大？他忍不住在技術(shù)群里提問：“DCM和PSM是不是同一個東西？”
01、BUCK降壓電路的導(dǎo)通模式有哪些？
圖 1 BUCK降壓電路的導(dǎo)通模式
降壓電路通常有CCM、BCM、DCM、DEM、FCCM和Auto Mode這6種導(dǎo)通模式。除此之外，還有更輕負載條件下的“跳脈沖模式(Pulse Skip Mode)”，從頻率的角度看，就是圖 1中的“脈沖頻率調(diào)制PFM”。
此文，重點分析“非連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)”與“跳脈沖模式(PSM)”的差異。注：此文所述“PSM”特指狹義的“Pulse Skip Mode”“Pulse Skipping Mode”“跳脈沖模式”，而非廣義的“Power Saving Mode”“省電模式”。
02、DCM：電感的“能量真空期”?
定義：電感電流在每個開關(guān)周期內(nèi)有一段（時間）完全歸零的“能量真空期”，直到下個周期開始。
特征（參考圖 2）：
DCM模式的開關(guān)頻率與CCM模式相同
電感電流波形呈三角形，谷值觸及零軸并保持一段時間
輸出電壓與負載電流呈非線性關(guān)系
自然存在于傳統(tǒng)PWM控制架構(gòu)中（Skip Mode需要專用控制邏輯實現(xiàn)）
通常只存在于非同步BUCK電路拓撲中，對應(yīng)同步BUCK電路拓撲中叫做“二極管模擬模式DEM”，參考[?什么是DCM？什么是DEM？二者等同嗎？?]
圖 2，非連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)
03、PSM：電源的“選擇性罷工”
定義：當(dāng)BUCK電源的負載電流比DCM模式負載電流更小時，控制器主動跳過部分開關(guān)周期，僅在輸出電壓跌落時觸發(fā)能量補充。
特征：
周期性的“脈沖群”與“靜默期”交替（圖 3）
開關(guān)頻率隨負載動態(tài)變化
需專用控制邏輯實現(xiàn)（DCM自然存在于傳統(tǒng)PWM控制架構(gòu)中）
圖 3，跳脈沖模式(Skip Mode)
圖 4，TPS54560規(guī)格書
圖 4所示，在一些TI器件規(guī)格書中（如TPS54560），Pulse Skip Mode又被稱為Pulse Skip Eco-mode，或直接寫成Eco-mode。
04、深度對比：四大維度拆解差異
05、BUCK芯片示例
圖 5，TPS43061支持DCM和非外部可選PSM
隨著負載電流減小，BUCK電路會從CCM過渡到BCM、再到DCM；若負載電流進一步減小，DCM模式下占空比頂?shù)搅恕白钚?dǎo)通時間 Minimum on-time”，則進入PSM（Pulse Skip Mode）模式。
圖 6，MAX15118支持DCM和外部可選PSM
圖 6所示，MAX15118帶SKIP引腳，Selectable Skip Mode Option for Improved Efficiency at Light Loads。輕載時先進入DCM，負載進一步降低時切換至PSM，通過動態(tài)調(diào)整實現(xiàn)全負載范圍最優(yōu)轉(zhuǎn)換效率。
06、結(jié)語：工程師的哲學(xué)思考
站在實驗室窗前，小王終于明白：DCM是寄生在PWM控制架構(gòu)中的自然表達，PSM是人類智慧基于專用控制邏輯實現(xiàn)的主動干預(yù)。正如量子力學(xué)中的波粒二象性，這兩種模式本質(zhì)上都是對輕載工況的不同觀測視角。真正的設(shè)計藝術(shù)，在于理解它們的共生關(guān)系，在矛盾的夾縫中尋找最優(yōu)解。
或許，未來的電源芯片將不再需要“模式選擇”這個選項——因為智能化的控制器，早已在微觀世界里完成了億萬次優(yōu)雅的模式舞蹈。
