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DCDC開關電源有兩種常見的工作模式,就是我們常聽說的PWM模式和PFM模式,一種是普通工作模式,另一種是低功耗工作模式。PWM 和PFM 是兩大類DC-DC 轉換器架構,主要有三種:(1)脈沖寬度調制(PWM);(2)脈沖頻率調制(PFM);(3)脈沖寬度頻率調制(PWM-PFM)。
PWM:pulse width modulation,是脈沖寬度調制,特點是開關的頻率固定或者說開關周期固定,占空比變化。脈沖寬度調制是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術,廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。
PFM:Pulse frequency modulation,是脈沖頻率調制,特點是開關頻率是變化的,或者說開關周期是變化的。
二者的波形對比見下圖。
為什么用PFM模式呢?
這是因為負載根據不同的工作狀態有不同的電流消耗,而且電流差異很大,小電流可能只有幾個mA,大電流有幾百mA甚至幾A,而開關電源由于固定的開關頻率而使得在低負載電流時效率并不高,為了提高電源的效率,降低電源自身在低電流時的開關損耗,就提出了PFM工作模式。
可以知道,PWM模式時BUCK的管子一直處于開關狀態,電感不斷地充電、放電,而PFM模式時管子只偶爾開關下,俗稱間歇性開關,偶爾給電感充放電一次。
由于PWM模式BUCK的控制管子是連續開關,而PFM模式的管子是間歇性開關,這就導致了二者有個最顯著的差異,即:PFM模式的紋波要大于PWM。
怎么判斷電源工作在PFM還是PWM模式呢?
下圖是某電源的PFM和PWM波形測試結果,第一行是輸出電壓紋波,可以看到PFM模式的紋波要大于PWM模式,第二行是電源開關節點SW位置的電壓波形,可以看到PFM模式時開關導通下就停了,而PWM模式的SW節點是一直處于開關狀態,這個可以作為區分PFM和PWM的標志。
第三行是電感的充放電電流波形,可以看到PFM模式下,電感間歇性的充放電波形,而PWM模式的電感是連續的充放電,這也可以作為區分PFM和PWM模式的標志。
上面波形中PFM模式是間歇性的開關一次,有的情況是間歇性開關多次,比如下圖,第一行是開關節點的波形,就是間歇性的產生開關脈沖序列,從第三行可以看到電感,在開關時電感反復充放電,開關停止則充放電也就停止了。
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