开关电源的PWM与PFM：区别与优缺点

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大家好！今天我想和大家分享一下关于开关电源中的两种调制方式：PWM（脉宽调制）和PFM（脉冲频率调制）。这两种调制方式在开关电源设计中起着至关重要的作用，但它们之间的区别和优缺点往往让人感到困惑。通过本文的探讨，我们将深入了解PWM和PFM的工作原理、特点以及各自的优缺点，希望能给大家带来一些启发和帮助。

什么是开关稳压器

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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；

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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。

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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。

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。

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