1、谈谈 PFM(脉冲频率调制)与 PWM(脉冲宽度调制)谈谈 PFM(脉冲频率调制)与 PWM(脉冲宽度调制)做电源设计的应该都知道 PWM 和 PFM 这两个概念开关电源的控制技术主要有三种:(1)脉冲宽度调制(PWM);(2)脉冲频率调制(PFM);(3)脉冲宽度频率调制(PWM-PFM)PWM:(pulse width modulation)脉冲宽度调制脉宽调制 PWM 是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类的,除了 PWM 型,还有PFM 型和 PWM、PFM 混合型。脉宽宽度调制式(PWM)开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下,通过电压反馈调整其占空比,从而达到稳
2、定输出电压的目的。PFM:(Pulse frequency modulation) 脉冲频率调制一种脉冲调制技术,调制信号的频率随输入信号幅值而变化,其占空比不变。由于调制信号通常为频率变化的方波信号,因此,PFM 也叫做方波 FMPWM 是频率的宽和窄的变化,PFM 是频率的有和无的变化, PWM 是利用波脉冲宽度控制输出,PFM是利用脉冲的有无控制输出.其中 PWM 是目前应用在开关电源中最为广泛的一种控制方式,它的特点是噪音低、满负载时效率高且能工作在连续导电模式,现在市场上有多款性能好、价格低的 PWM 集成芯片,如UCl84228423842、TDAl6846、TL494、SGl52
3、525253525 等;PFM 具有静态功耗小的优点,但它没有限流的功能也不能工作于连续导电方式,具有 PFM 功能的集成芯片有 MAX641、TL497等;PWM-PFM 兼有 PWM 和 PFM 的优点。DC/DC 变换器是通过与内部频率同步开关进行升压或降压,通过变化开关次数进行控制,从而得到与设定电压相同的输出电压。PFM 控制时,当输出电压达到在设定电压以上时即会停止开关,在下降到设定电压前,DC/DC 变换器不会进行任何操作。但如果输出电压下降到设定电压以下,DC/DC 变换器会再次开始开关,使输出电压达到设定电压。PWM 控制也是与频率同步进行开关,但是它会在达到升压设定值时,尽
4、量减少流入线圈的电流,调整升压使其与设定电压保持一致。与 PWM 相比,PFM 的输出电流小,但是因 PFM 控制的 DC/DC 变换器在达到设定电压以上时就会停止动作,所以消耗的电流就会变得很小。因此,消耗电流的减少可改进低负荷时的效率。PWM在低负荷时虽然效率较逊色,但是因其纹波电压小,且开关频率固定,所以噪声滤波器设计比较容易,消除噪声也较简单。若需同时具备 PFM 与 PWM 的优点的话,可选择 PWM/PFM 切换控制式 DC/DC 变换器。此功能是在重负荷时由 PWM 控制,低负荷时自动切换到 PFM 控制,即在一款产品中同时具备 PWM 的优点与PFM 的优点。在备有待机模式的系
5、统中,采用 PFM/PWM 切换控制的产品能得到较高效率。就 DC-DC 变换器而言目前业界 PFM 只有 Single Phase,且以 Ripple Mode 的模式来实现,故需求输出端的 Ripple 较大。没有负向电感电流,故可提高轻载效率。由于是看输出 Ripple,所以 Transient 很好,在做 Dynamic 的时候没有 under-shoot。PWM 有 Single Phase & Multi-phase,多以 Voltage Mode or Current Mode 来实现,对输出 Ripple 没有要求,轻载时存在电感负向电流,故轻载效率较差,Compensatio
6、n 较 Ripple 相比较慢。将 PWM 于 PFM 结合使用,当侦测到电感负电流的时候,变出现 Pulse Skipping,而不再受内部 Clock 控制。此时,controller will turn off both h-mos & l-mos,Coss & L 会出现阻尼振荡。每位工程师接触的领域不一样,可能有的领域是用 PFM 比较多,有的是用 PWM 比较多,但从整个电源行业来说,相信目前还是 PWM 用的多.上世纪 80 年代至今,PWM 开始了在电源变换领域的“王朝统治“地位,因为每种方式都有缺点和优点.关键还是看是否适合客户需要吧在论坛看到一位网友是这样写的,我觉得写的比
7、较形象,他说如果把 PFM 与 PWM 的电源用车来比较的话,用PFM 的=奔驰,用 PWM 的=大众 。PFM 相比较 PWM 主要优点在于效率1、对于外围电路一样的 PFM 和 PWM 而言,其峰值效率 PFM 与 PWM 相当,但在峰值效率以前,PFM的效率远远高于 PWM 的效率,这是 PFM 的主要优势. 2、PWM 由于误差放大器的影响,回路增益及响应速度受到限制,PFM 具有较快的响应速度PFM 相比较 PWM 主要缺点在于滤波困难1、滤波困难(谐波频谱太宽)。2、峰值效率以前,PFM 的频率低于 PWM 的频率,会造成输出纹波比 PWM 偏大。3、PFM 控制相比 PWM 控制
8、 IC 价格要贵。PFM 之所以应用没有 PWM 多最主要的一个原因就是另外一个原因就是 PWM 的巨大优点了:控制方法实现起来容易,PFM 控制方法实现起来不太容易。省电模式与强制 PWM 模式的对比(在 10 至 30 mA 负载瞬变条件下) 多种省电模式快速 PFM:效率高于 PWM,但低于轻 PFM (LPFM)。权衡折衷如需在非常轻负载时实现最高的效率,则采用“轻 PFM”模式如需在轻负载和重负载之间频繁切换,且具有上佳的瞬态响应,则可使用“快速 PFM”模式省电模式的选择由用户通过向转换器发送 I 结论(可变频率转换器) 优势在轻负载条件下可实现更好的效率无需补偿器易于实现:允许使用多种电感器可变频率架构可能存在一些问题EMI 频谱散布在所有的频率上,可能很难滤除可听噪声(对于 f 20 kHz) 与 EMI 有关的问题有时可以得到缓解:EMI 由快速 dv/dt 和 di/dt 引起在高功率条件下采用固定频率 PWM在省电模式中采用可变频率,总输出功率级别非常低。EMI 可能不是问题需要时可将转换器设定至“强制 PWM”模式