脈寬調(diào)制與脈沖頻率調(diào)制
定義：
PWM轉換器
PWM = 脈寬調(diào)制
一種轉換器架構:固定頻率振蕩器
驅動信號:恒定頻率， 具有可變的占空比(功率FET導通時間與總開關周期之比)
PFM轉換器
PFM = 脈沖頻率調(diào)制
采用了一個可變頻率時鐘
PFM轉換器實例:“恒定導通時間”或“恒定關斷時間”控制DC-DC轉換器。
PWM控制架構
PWM控制的優(yōu)缺點:
優(yōu)點:
中等和重負載條件下可實現(xiàn)良好的效率
開關頻率由PWM斜坡信號頻率設定
缺點:
效率在輕負載條件下顯著下降，因為開關頻率固定導致了開關損耗在輕載時效率不高快速瞬態(tài)響應和高穩(wěn)定性需要仰仗上佳的補償網(wǎng)絡設計。
PWM模式與PFM模式
在輕負載時，PWM轉換器能自動切換至一種“低功耗”模式以最大限度地減少電池電流消耗，該模式有時被稱為“PFM”- 但實際上是一個間歇式地接通和關斷的固定頻率(PWM)轉換器。
根據(jù)左邊和右邊的波形我們可以看到，左邊的是經(jīng)典的PWM模式，右邊的圖是在輕載或者時的PWM跳躍模式的波形，跳躍模式中的PWM的頻率降低，所以開關損耗減少了。
如果我們從輸出電壓紋波來看的話，紋波是變大了，因為它這種模式下已經(jīng)不是每個周期都調(diào)整PWM，而是反饋信號到了窗口比較器的上限或者下限的時候才做出調(diào)整。
轉換器效率與損耗
“損耗”= 任何從輸入吸收而未傳送至輸出的能量
損耗的組成部分:
MOSFET:開關損耗、柵極驅動器損耗、傳導損耗。
無源組件:電感上的繞組和磁芯損耗、阻性損耗、電容器ESR損耗。
轉換器IC:內(nèi)部基準、振蕩器電路、柵極驅動電路損耗。
轉換器IC損耗:
在輕負載時，無源組件和FET損耗顯著下降，IC內(nèi)部電流受振蕩器的支配，某個固定頻率上，IC工作電流不會隨負載而減小。
IC的工作電流會影響輕負載效率，假如負載電流約為1mA，則IC的內(nèi)部電流在4mA左右，這時“最好情況”也只有效率<20%。如果負載電流約為200 mA，則IC的內(nèi)部電流為4mA左右，這時“最好情況”效率> 90%。
省電模式PFM與強制PWM模式的對比
為了提高全范圍負載的效率，輕載時，芯片進入PFM控制模式;重載時，芯片強制進入PWM模式。
多種省電模式
所謂的快速PFM和輕PFM,它們是根據(jù)輸出的負載電流而定的，當我們設定好電流的閥值門檻的話，電路就可以自然地切換。快速PFM的效率高于PWM，但低于輕PFM(LPFM)，需要權衡折衷，如下圖:為兩種模式的輸出電流和效率之間的關系圖。
結論
優(yōu)勢：
在輕負載條件下可實現(xiàn)更好的效率
無需補償器
易于實現(xiàn): 允許使用多種電感器
可變頻率架構可能存在一些問題：
EMI 頻譜散布在所有的頻率上，可能很難濾除
可聽噪聲(對于f<20 kHz )
與EMI有關的問題有時可以得到緩解:
EMI 由快速dv/dt和di/dt引起
在高功率 條件下采用固定頻率PWM .
在省電模式中采用可變頻率， 總輸出功率級別非常低。
EMI可能不是問題
需要時可將轉換器設定至“強制PWM”模式
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