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開關(guān)電源的脈沖寬度調(diào)制(PWM)和脈沖頻率調(diào)制(PFM)的區(qū)別

發(fā)布時間:2023-06-14 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】開關(guān)穩(wěn)壓器(Regulatior),就是實現(xiàn)穩(wěn)壓,需要控制系統(tǒng)(負反饋),當電壓上升時通過負反饋把它降低,當電壓下降時就把它升上去,這樣形成了一個控制環(huán)路。如圖1中是脈沖寬度調(diào)制(PWM),當然還有其他如:脈沖頻率調(diào)制(PFM)、移相控制方式等。


什么是開關(guān)穩(wěn)壓器


開關(guān)電源的脈沖寬度調(diào)制(PWM)和脈沖頻率調(diào)制(PFM)的區(qū)別
圖1 開關(guān)穩(wěn)壓器功能框圖


開關(guān)穩(wěn)壓器(Regulatior),就是實現(xiàn)穩(wěn)壓,需要控制系統(tǒng)(負反饋),當電壓上升時通過負反饋把它降低,當電壓下降時就把它升上去,這樣形成了一個控制環(huán)路。如圖1中是脈沖寬度調(diào)制(PWM),當然還有其他如:脈沖頻率調(diào)制(PFM)、移相控制方式等。

開關(guān)穩(wěn)壓器主要有兩種控制方式:脈沖寬度調(diào)制(PWM)和脈沖頻率調(diào)制(PFM)。

脈沖寬度調(diào)制(PWM):Pulse Width Modulation 頻率固定,占空比改變;

脈沖頻率調(diào)制(PFM):Pulse Frequency Modulation 導(dǎo)通/關(guān)斷時間固定,頻率改變;


開關(guān)電源的脈沖寬度調(diào)制(PWM)和脈沖頻率調(diào)制(PFM)的區(qū)別
圖2 PWM/PFM控制方式的定義


占空比:

所謂占空比,就是開通的時間Ton與開關(guān)周期T的比值,Ton(開通時間) + Toff(關(guān)斷時間) = T(開關(guān)周期),占空比 D=Ton / T。通過改變占空比并輸出很多個脈沖,高頻地切換,利用在開關(guān)接通期間存儲能量,在開關(guān)切斷時提供此能量的手段,從而實現(xiàn)平穩(wěn)的電壓。


開關(guān)電源的脈沖寬度調(diào)制(PWM)和脈沖頻率調(diào)制(PFM)的區(qū)別
圖3 占空比示意圖


PWM與PFM之間的優(yōu)缺點:

1)脈沖寬度調(diào)制(PWM)

由于在PWM調(diào)制方式下是持續(xù)性工作的,電感也是持續(xù)充放電,因此,在PWM調(diào)制模式下,重負載時的效率較高、紋波較低、但EMI/噪聲會更大。

2)脈沖頻率調(diào)制(PFM)

由于PFM調(diào)制方式下為歇性性工作,電感也是間斷性的充放電,因此,在輕負載時效率比PWM更高、EMI/噪聲更低、但紋波較大。

總結(jié):

其實,許多電源芯片都兼容這兩種控制模式,就是為了提高全范圍負載效率,如輕載時,芯片進入 PFM 控制模式;重載時,芯片強制進入 PWM 模式。


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