做电源设计的大都知道PWM和PFM这两个概念。
而VFM模式是在大功率輸出時為PWM模式在輕負載輸出時變為PFM模式的一種混合開關模式。
目前开关电源的控制技术主要就是这三种:
1、脉冲宽度调制器(PWM);
2、脉冲频率调制(PFM);
3、PWM与PFM混合型(也被称作VFM模式)。

以下详细加以说明:
PWM:(脉宽调制)脉冲宽度调制
PWM開關型穩壓電路是在控制電路輸出頻率不變的情況下,通過電壓反饋調整其占空比,從而達到穩定輸出電壓的目的。

PFM(脉冲频率调制)脉冲频率调制
是一種脈沖調制技術,調制信號的頻率隨輸入信號幅值而變化,其占空比不變。由于調制信號通常為頻率變化的方波信號,
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。

PWM是目前應用在開關電源中最為廣泛的一種控制方式,它的特點是噪音低、滿負載時效率高且能工作在連續導電模式。

PFM具有靜態功耗小的優點,但它沒有限流的功能也不能工作于連續導電方式。

PWM-PFM则兼有PWM和PFM的优点。

DC/DC變換器是通過與內部頻率同步開關進行升壓或降壓,通過變化開關次數進行控制,從而得到與設定電壓相同的輸出電壓。
PFM控制時,當輸出電壓達到在設定電壓以上時即會停止開關,在下降到設定電壓前,DC/DC變換器不會進行任何操作。但如果輸出電壓下降到設定電壓以下,DC/DC變換器會再次開始開關,使輸出電壓達到設定電壓。PWM控制也是與頻率同步進行開關,但是它會在達到升壓設定值時,盡量減少流入線圈的電流,調整升壓使其與設定電壓保持一致。

與PWM相比,PFM的輸出電流小,但是因PFM控制的DC/DC變換器在達到設定電壓以上時就會停止動作,所以消耗的電流就會變得很小。因此,消耗電流的減少可改進低負荷時的效率。PWM在低負荷時雖然效率較遜色,但是因其紋波電壓小,且開關頻率固定,所以噪聲濾波器設計比較容易,消除噪聲也較簡單。

若需同時具備PFM與PWM的優點的話,可選擇PWM/PFM切換控制式DC/DC變換器。此功能是在重負荷時由PWM控制,低負荷時自動切換到PFM控制,即在一款產品中同時具備PWM的優點與PFM的優點。在備有待機模式的系統中,采用PFM/PWM切換控制的產品能得到較高效率。

就DC-DC變換器而言目前業界PFM只有單相的,且以紋波的模式來實現,故需要輸出端的紋波較大。沒有負向電感電流,故可提高輕載效率。由于注重輸出紋波,所以瞬態特性很好,但在做Dynamic的時候沒有under-shoot。

PWM有單相和多相,且多以電壓或者電流模式來實現,對輸出紋波無要求,輕載時存在電感負向電流,故輕載效率較差,補償較紋波相比較慢。

將PWM于PFM結合使用,當偵測到電感負電流的時候,變出現脈沖跳躍,而不再受內部時鐘控制。此時控制器将同时关闭H-MOS&L-MOS,腌菜&L会出现阻尼振荡。

PFM相比较PWM主要优点在于效率
1、對于外圍電路一樣的PFM和PWM而言,其峰值效率PFM與PWM相當,但在峰值效率以前,PFM的效率遠遠高于PWM的效率,這是PFM的主要優勢.
2、PWM由于誤差放大器的影響,回路增益及響應速度受到限制,PFM具有較快的響應速度

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之所以應用沒有PWM多最主要的一個原因就是另外一個原因就是PWM的巨大優點了:
控制方法实现起来容易,PFM控制方法实现起来不太容易。

05-10 15:50
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