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开关电源的脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)的区别

微云疏影 来源:维库 作者:维库 2023-06-24 09:57 次阅读

什么是开关稳压器

图1 开关稳压器功能框图

开关稳压器(Regulatior),就是实现稳压,需要控制系统(负反馈),当电压上升时通过负反馈把它降低,当电压下降时就把它升上去,这样形成了一个控制环路。如图1中是脉冲宽度调制(PWM),当然还有其他如:脉冲频率调制(PFM)、移相控制方式等。

开关稳压器主要有两种控制方式:脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)。

脉冲宽度调制(PWM):Pulse Width Modulation 频率固定,占空比改变;

脉冲频率调制(PFM):Pulse Frequency Modulation 导通/关断时间固定,频率改变;

图2 PWM/PFM控制方式的定义

占空比:

所谓占空比,就是开通的时间Ton与开关周期T的比值,Ton(开通时间) + Toff(关断时间) = T(开关周期),占空比 D=Ton / T。通过改变占空比并输出很多个脉冲,高频地切换,利用在开关接通期间存储能量,在开关切断时提供此能量的手段,从而实现平稳的电压。

图3 占空比示意图

PWM与PFM之间的优缺点:

1)脉冲宽度调制(PWM)

由于在PWM调制方式下是持续性工作的,电感也是持续充放电,因此,在PWM调制模式下,重负载时的效率较高、纹波较低、但EMI/噪声会更大。

2)脉冲频率调制(PFM)

由于PFM调制方式下为歇性性工作,电感也是间断性的充放电,因此,在轻负载时效率比PWM更高、EMI/噪声更低、但纹波较大。

总结:

其实,许多电源芯片都兼容这两种控制模式,就是为了提高全范围负载效率,如轻载时,芯片进入 PFM 控制模式;重载时,芯片强制进入 PWM 模式。

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