脉宽调制(PWM) 与脉冲频率调制(PFM)

《脉宽调制(PWM) 与脉冲频率调制(PFM)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、脉宽调制(PWM)与脉冲频率调制(PFM)概述PWM和PFM是两大类DC-DC转换器架构每种类型的性能特征是不一样的重负载和轻负载时的效率负载调节设计复杂性EMI/噪声考虑集成型转换器解决方案可整合这两种操作模式以利用它们各自的优势2典型便携式电源应用实例降压转换器–电源处理器或“数字负载”•负载水平有可能发生显著的变化：在“睡眠”时为1～2mA，而在“主动”操作期间则可达几百mA•期盼/需要在整个负载范围内实现高效率•需要上佳（足够的）负载调节以处理瞬态状况升压转换器–LED背光灯、音频偏置电源轨或其他的“模拟”负载•对于噪声/纹波的敏感度在很大程度上取决于应用•对

2、于LED应用，可以采用不同类型的亮度控制方法3定义–PWM 和PFMPWM转换器PFM转换器•PWM=脉宽调制•PFM=脉冲频率调制•一种转换器架构：固定频率振荡•采用了一个可变频率时钟器•PFM转换器实例：“恒定导通时间”或“恒定关断时间”控制DC-DC转•驱动信号：恒定频率，具有可变换器。的占空比（功率FET导通时间•有几种PFM变种，而且该术语用于与总开关周期之比）指后面讨论的其他操作模式…4PWM 控制架构•中等和重负载条件下可实现良好的•效率在轻负载条件下显著下降效率•快速瞬态响应和高稳定性需要仰•开关频率由PWM斜坡信号频率设定仗上佳的补偿网络设计5滞环模式控制FET的接通

3、和关断基于输出电压的检测开关式(Bang-Bang)控制：输出电压始终恰好高于或低于理想设定点比较器迟滞用于保持可预测的操作并避免开关“跳动”。6脉冲跳跃/ 省电模式在轻负载时，PWM转换器能自动切换至一种“低功耗”模式以最大限度地减少电池电流消耗该模式有时被称为“PFM”–但实际上是一个间歇式地接通和关断的固定频率(PWM)转换器7转换器效率和损耗“损耗”=任何从输入吸收而未传送至输出的能量MOSFET无源组件转换器IC•开关损耗•L：绕组和磁芯损耗•内部基准•栅极驱动损耗•阻性损耗•振荡器电路•传导损耗•电容器ESR损耗•栅极驱动电路8转换器效率和损耗在轻负载时，无源组件

4、和FET损耗显著下降IC内部电流受振荡器的支配某个固定频率上，IC工作电流不会随负载而减小9IC 的工作电流会影响轻负载效率假如负载电流约为1如果负载电流约为200mA，则IC的内部电流mA，则IC的内部电流在4mA左右为4mA左右•“最好情况”效率<20%•“最好情况”效率>90%10双模式降压转换器在PWM模式中IC工作电流约为3.5mA在省电模式中IC工作电流约为23µA11输出纹波差异采用省电模式时的一项折衷：在某一给定的负载电流条件下输出纹波较高在本例中达到了15mV，而PWM模式则仅为<5mVPPPP12脉冲跳跃间隔取决于负载随着负载的增加，开关脉冲出现的

5、频度增高（在40mA时每6.5µs出现一次，而在1mA时则是每100µs出现一次）如果负载充分增加，则转换器将恢复恒定频率操作13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）可变频率节能模式PWM模式小纹波高纹波14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I2C命令来完成15概要/ 结论（可变频率转换器）优势在轻负载条件下可实现更好的

6、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<20kHz）16概要/ 结论（可变频率转换器）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17谢谢!18