鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2021年08月10日
有關電壓控制辦法:PWM和PFM
針對開關穩壓器的基礎,解析電壓控制辦法。不論開關穩壓器與否,電壓穩壓器的功能為萌生穩定化的輸出電壓。為此,已在“反饋控制方式”一項中說明,非得將輸出電壓反饋至控制電路來進行環路控制。在這里,要說明的是、有關電壓控制的方式,例如該進行何種控制才能將輸入電壓調整為5V等。
開關穩壓器如名稱所示,是借著開關輸入電壓,也就是ON/OFF來轉換成所希望的輸出電壓。此結構已在“工作原理”一項中說明,簡單來說就是開關后均勻化以均衡已設定輸入電壓的輸出電壓。此輸入電壓的開關法重要有2個辦法。
?pWM控制(脈沖寬度調制)
pWM是最一般的電壓控制辦法。在恒定周期下,將開關設為ON,從輸入截取符合輸出所需功率的部分。因此,ON和OFF的比率、占空比會隨必要的輸出功率而變化。
由于頻率恒定,故有可預測即將萌生的開關噪聲、濾波器解決容易等優勢。其缺點是,由于頻率恒定,重負載時和輕負載時的開關次數都相同,自我消耗電流不變,故輕負載時開關損耗是重要損耗而效率降低。
●頻率恒定依據占空比調整輸出電壓
頻率恒定,易于過濾噪聲
頻率恒定,輕負載時開關損耗效率顯著惡化
?pFM控制(脈沖頻率調制)
pFM有固定ON時間型和固定OFF時間型。以固定ON時間型為例(下圖參考),ON時間恒定OFF時間變化。換句話說,接下來一直到ON之前的時間會改變。當負載變大時,將會隨著負載新增時間內的ON次數。也就是說,重負載時頻率會變高,輕負載時頻率會變低。
其優勢是,輕負載時無需新增功率,開關頻率變低,開關次數減少,開關損耗減少,故輕負載時也可維持高效率。其缺點是,頻率會變化,開關相關噪聲不穩定且難以濾波。噪聲難消除。此外,頻率一進入可聽帶20kHz時有可能會發生聲響等對音響設備的S/N造成影響。從這個意義來說,pWM比較容易操作。
●ON(或OFF)時間設為恒定,調整OFF(或ON)時間
輕負載時會降頻率工作,故開關損耗會減少而維持效率
頻率不穩定,故噪聲濾波困難而有進入聽覺范圍的可能性
利用哪一方,非得在理解各特性后權衡,不過有些IC為了能夠利用雙方的優勢,于穩定工作時采pWM工作,于輕負載時開關成pFM來維持效率。
●pWM和pFM的效率特性示意圖
pWM輕負載時恒定周期開關,故效率低下。
pFM輕負載時會降頻率工作,故開關損耗減少而維持效率。
有些IC于穩定工作時采pWM工作,于輕負載時開關成pFM來維持效率。
關鍵要點:
?pWM(脈沖寬度調制),頻率恒定通過ON/OFF的時間比(占空比)控制。
?pFM(脈沖頻率調制),脈沖的ON(或OFF時間)恒定通過OFF時間(或ON時間)變化控制。
?理解優缺點區分使用。
?雙方控制切換使用,越來越多加入具體控制模式的IC。
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