三種開關(guān)電源芯片技術(shù)知識(shí)分享
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在日常電源芯片設(shè)計(jì)中選擇開關(guān)電源芯片不但要考慮滿足電路性能的要求及可靠性,還會(huì)考慮它的體積、重量、延長(zhǎng)電池壽命及成本等問題,目前開關(guān)電源芯片的控制技術(shù)主要有脈沖寬度調(diào)制(PWM);脈沖頻率調(diào)制(PFM);脈沖寬度頻率調(diào)制(PWM-PFM)這三種,下面讓跟隨驪微電子小編一起來看下他們的原理和優(yōu)缺點(diǎn)分析。
脈沖寬度調(diào)制(PWM):脈寬調(diào)制PWM是開關(guān)型穩(wěn)壓電源中的術(shù)語。這是按穩(wěn)壓的控制方式分類的,除了PWM型,還有PFM型和PWM、PFM混合型。脈寬寬度調(diào)制式(PWM)開關(guān)型穩(wěn)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(diào)整其占空比,從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。
脈沖頻率調(diào)制(PFM):一種脈沖調(diào)制技術(shù),調(diào)制信號(hào)的頻率隨輸入信號(hào)幅值而變化,其占空比不變。由于調(diào)制信號(hào)通常為頻率變化的方波信號(hào),因此,PFM也叫做方波FM。
PWM是頻率的寬和窄的變化,PFM是頻率的有和無的變化, PWM是利用波脈沖寬度控制輸出,PFM是利用脈沖的有無控制輸出,其中PWM是目前應(yīng)用在開關(guān)電源中最為廣泛的一種控制方式,它的特點(diǎn)是噪音低、滿負(fù)載時(shí)效率高且能工作在連續(xù)導(dǎo)電模式,現(xiàn)在市場(chǎng)上有多款性能好、價(jià)格低的PWM集成芯片;PFM具有靜態(tài)功耗小的優(yōu)點(diǎn),但它沒有限流的功能也不能工作于連續(xù)導(dǎo)電方式。

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(dá)到設(shè)定電壓以上時(shí)就會(huì)停止動(dòng)作,所以消耗的電流就會(huì)變得很小。因此,消耗電流的減少可改進(jìn)低負(fù)荷時(shí)的效率。PWM在低負(fù)荷時(shí)雖然效率較遜色,但是因其紋波電壓小,且開關(guān)頻率固定,所以噪聲濾波器設(shè)計(jì)比較容易,消除噪聲也較簡(jiǎn)單。

若需同時(shí)具備PFM與PWM的優(yōu)點(diǎn)的話,可選擇PWM/PFM切換控制式DC/DC變換器。此功能是在重負(fù)荷時(shí)由PWM控制,低負(fù)荷時(shí)自動(dòng)切換到PFM控制,即在一款產(chǎn)品中同時(shí)具備PWM的優(yōu)點(diǎn)與PFM的優(yōu)點(diǎn)。在備有待機(jī)模式的系統(tǒng)中,采用PFM/PWM切換控制的產(chǎn)品能得到較高效率。

就DC-DC變換器而言目前業(yè)界PFM只有Single Phase,且以Ripple Mode的模式來實(shí)現(xiàn),由于每個(gè)工程師接觸的領(lǐng)域不一樣,可能有的領(lǐng)域是用PFM比較多,有的是用PWM比較多,但從整個(gè)電源行業(yè)來說,目前還是PWM用的多。
PFM相比較PWM主要優(yōu)點(diǎn)在于效率
1、對(duì)于外圍電路一樣的PFM和PWM而言,其峰值效率PFM與PWM相當(dāng),但在峰值效率以前,PFM的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PWM的效率,這是PFM的主要優(yōu)勢(shì).
2、PWM由于誤差放大器的影響,回路增益及響應(yīng)速度受到限制,PFM具有較快的響應(yīng)速度PFM相比較PWM主要缺點(diǎn)在于濾波困難濾波困難(諧波頻譜太寬。
3、峰值效率以前,PFM的頻率低于PWM的頻率,會(huì)造成輸出紋波比PWM偏大。
4、PFM控制相比PWM控制 IC 價(jià)格要貴。
PFM之所以應(yīng)用沒有PWM多最主要的一個(gè)原因就是另外一個(gè)原因就是PWM的巨大優(yōu)點(diǎn)了:控制方法實(shí)現(xiàn)起來容易,PFM控制方法實(shí)現(xiàn)起來不太容易。
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