开关电源的脉冲宽度调制（PWM）和脉冲频率调制（PFM）的区别

什么是开关稳压器

 

 

 

 

 

图1 开关稳压器功能框图

开关稳压器（Regulatior），就是实现稳压，需要控制系统（负反馈），当电压上升时通过负反馈把它降低，当电压下降时就把它升上去，这样形成了一个控制环路。如图1中是脉冲宽度调制（PWM），当然还有其他如：脉冲频率调制（PFM）、移相控制方式等。

开关稳压器主要有两种控制方式：脉冲宽度调制（PWM）和脉冲频率调制（PFM）。

脉冲宽度调制（PWM）：Pulse Width Modulation 频率固定，占空比改变；

脉冲频率调制（PFM）：Pulse Frequency Modulation 导通/关断时间固定，频率改变；

 

 

 

 

 

图2 PWM/PFM控制方式的定义

占空比：

所谓占空比，就是开通的时间Ton与开关周期T的比值，Ton（开通时间） + Toff（关断时间） = T（开关周期），占空比 D=Ton / T。通过改变占空比并输出很多个脉冲，高频地切换，利用在开关接通期间存储能量，在开关切断时提供此能量的手段，从而实现平稳的电压。

 

 

 

 

 

图3 占空比示意图

PWM与PFM之间的优缺点：

1）脉冲宽度调制（PWM）

由于在PWM调制方式下是持续性工作的，电感也是持续充放电，因此，在PWM调制模式下，重负载时的效率较高、纹波较低、但EMI/噪声会更大。

2）脉冲频率调制（PFM）

由于PFM调制方式下为歇性性工作，电感也是间断性的充放电，因此，在轻负载时效率比PWM更高、EMI/噪声更低、但纹波较大。

总结：

其实，许多电源芯片都兼容这两种控制模式，就是为了提高全范围负载效率，如轻载时，芯片进入 PFM 控制模式；重载时，芯片强制进入 PWM 模式。