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做电源设计必须要懂得pwm和pfm两个概念钢管

时间:2019-08-24 15:29:46 来源:延文机械网 浏览量:1

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fm。

pwm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ucl842/2842/3842、tdal6846、tl494、sgl525/2525/3525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。北京稳固得电子有限公司电子工程师认为,在备有待机模式的系统中,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,compensation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 turnoff 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 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。

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