开关电源三种控制模式:PWM/PFM/PSM

2024-04-17 10:22

  目前,开关电源的应用正在不断深化,尤其是在人工智能、医疗、新能源、汽车电子、生物识别等领域。同时,开关电源的技术也在不断进步。开关电源输出端整流常用的电路,具有提升效率、减小产品体积等明显优势。开关电源三种控制模式为:PWM/PFM/PSM。

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  一、PWM方式

  PWM方式,可称之为定频调宽,即开关频率保持恒定,而通过改变在每一个周期内的驱动信号的占空比来达到调制的目的,这是最常用的一种调制方式。当输出电压发生变化时,通过环路的控制,便会使驱动信号的占空比发生改变,从而维持输出电压的恒定。

  PWM方式优点:控制电路简单,易于设计与实现,输出纹波电压小,频率特性好,线性度高,并且在重负载的情况下有比较高的效率。PWM是从处理器到被控系统信号都是数字形式的,再进行数模转换。可将噪声影响降到最低。

  PWM方式缺点:是随着负载的变轻,其效率也下降,尤其是轻负载的情况下,其效率很低。PWM由于误差放大器的影响,回路增益及响应速度会受到限制。

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  二、PFM方式

  PFM模式在正常工作时,驱动信号的脉冲宽度保持恒定,但脉冲出现的频率发生改变,即所谓的定宽调频。当输出电压发生变化时,通过环路的调整,而使脉冲出现的频率发生改变,从而实现对电路的控制与调整。

  PFM方式优点:在轻负载的情况下,效率很高,并且频率特性也十分好。对于外围电路一样的PFM和PWM而言,其峰值效率PFM与PWM相当,但在峰值效率以前,PFM的效率远远高于PWM的效率。

  PFM方式缺点:在重负载的情况下,其效率会明显低于PWM方式,并且由于其纹波的频谱比较分散,没有多少规律,这使得滤波电路的设计变得十分复杂与困难。

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  三、PSM方式

  PSM方式,可称之为定频定宽。其驱动信号的频率与宽度都保持恒定,只是,当负载为最重的情况时,驱动信号满频工作,当负载变轻时,驱动信号就会跳过一些开关周期,在被跨过的周期内,开关功率管一直保持为关断的状态。当负载发生变化时,通过改变跨周期出现的次数,来实现对系统的调整与控制。

  PSM方式优点:相对于前面的两种控制方式,PSM方式在工业上的应用要晚一些。相比于PWM方式,在轻负载的情况下,PSM要有更高的效率,并且其开关损耗与系统的输出功率成正比,与负载的变化情况关系不大。

  PSM方式缺点:PSM调控方式,会使输出电压有着比较大的纹波电压,不适合用于为对电源电压精度要求很高的一些系统供电。

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