【圖文詳解】脈寬調制與脈沖頻率調制-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2022-06-20
定義：
PWM轉換器
PWM = 脈寬調制
一種轉換器架構:固定頻率振蕩器
驅動信號:恒定頻率， 具有可變的占空比(功率FET導通時間與總開關周期之比)
PFM轉換器
PFM = 脈沖頻率調制
采用了一個可變頻率時鐘
PFM轉換器實例:“恒定導通時間”或“恒定關斷時間”控制DC-DC轉換器。
PWM控制的優缺點:
優點:
中等和重負載條件下可實現良好的效率
開關頻率由PWM斜坡信號頻率設定
缺點:
效率在輕負載條件下顯著下降，因為開關頻率固定導致了開關損耗在輕載時效率不高快速瞬態響應和高穩定性需要仰仗上佳的補償網絡設計。
在輕負載時，PWM轉換器能自動切換至一種“低功耗”模式以最大限度地減少電池電流消耗，該模式有時被稱為“PFM”- 但實際上是一個間歇式地接通和關斷的固定頻率(PWM)轉換器。
根據左邊和右邊的波形我們可以看到，左邊的是經典的PWM模式，右邊的圖是在輕載或者時的PWM跳躍模式的波形，跳躍模式中的PWM的頻率降低，所以開關損耗減少了。
如果我們從輸出電壓紋波來看的話，紋波是變大了，因為它這種模式下已經不是每個周期都調整PWM，而是反饋信號到了窗口比較器的上限或者下限的時候才做出調整。
“損耗”= 任何從輸入吸收而未傳送至輸出的能量
損耗的組成部分:
MOSFET:開關損耗、柵極驅動器損耗、傳導損耗。
無源組件:電感上的繞組和磁芯損耗、阻性損耗、電容器ESR損耗。
轉換器IC:內部基準、振蕩器電路、柵極驅動電路損耗。
轉換器IC損耗:
在輕負載時，無源組件和FET損耗顯著下降，IC內部電流受振蕩器的支配，某個固定頻率上，IC工作電流不會隨負載而減小。
IC的工作電流會影響輕負載效率，假如負載電流約為1mA，則IC的內部電流在4mA左右，這時“最好情況”也只有效率<20%。如果負載電流約為200 mA，則IC的內部電流為4mA左右，這時“最好情況”效率> 90%。
為了提高全范圍負載的效率，輕載時，芯片進入PFM控制模式;重載時，芯片強制進入PWM模式。
所謂的快速PFM和輕PFM,它們是根據輸出的負載電流而定的，當我們設定好電流的閥值門檻的話，電路就可以自然地切換。快速PFM的效率高于PWM，但低于輕PFM(LPFM)，需要權衡折衷，如下圖:為兩種模式的輸出電流和效率之間的關系圖。
優勢：
在輕負載條件下可實現更好的效率
無需補償器
易于實現: 允許使用多種電感器
可變頻率架構可能存在一些問題：
EMI 頻譜散布在所有的頻率上，可能很難濾除
可聽噪聲(對于f<20 kHz )
與EMI有關的問題有時可以得到緩解:
EMI 由快速dv/dt和di/dt引起
在高功率 條件下采用固定頻率PWM .
在省電模式中采用可變頻率， 總輸出功率級別非常低。
EMI可能不是問題
需要時可將轉換器設定至“強制PWM”模式
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