脈衝頻率調製

脈衝頻率調製(PFM)是一種轉換方法, 通常被套用於DC-DC轉換器來提高輕負載效率。在TI提供的產品說明書中,PFM也被稱作“節電” 模式。工作在節電模式下的轉換器在輕負載電流條件下使用PFM模式, 在較重負載電流條件下使用脈衝寬度調製(PWM)模式。這種工作模式使轉換器可以在寬泛的電流輸出範圍內均保持極高的效率。

工作原理

脈衝頻率調製:英文全稱為Pulse frequency modulation,其縮寫為PFM。一種脈衝調製技術,調製信號的頻率隨輸入信號幅值而變化,其占空比不變。由於調製信號通常為頻率變化的方波信號,因此,PFM也叫做方波FM。

就DC-DC變換器而言目前業界PFM只有Single Phase,且以Ripple Mode的模式來實現,故需求輸出端的Ripple較大。沒有負向電感電流,故可提高輕載效率。由於是看輸出Ripple,所以Transient很好,在做Dynamic的時候沒有under-shoot。

特點

脈衝頻率調製(PFM)方式具有調頻特性,可望有較高的傳輸信噪比,而且信號的脈衝形式便於中繼傳輸、再生整形, 因而既可放寬對系統線性的容限要求, 又可獲得較好的抗干擾能力。脈衝頻率調製(PFM)以傳輸性能遠優於基帶直接光強調製及成本遠低於脈衝編碼調製而在光纖通信中得到廣泛的套用。

比較

脈衝頻率調製(PFM)之所以套用沒有脈衝寬度調製(PWM)多最主要的一個原因就是脈衝寬度調製(PWM)控制方法實現起來容易,脈衝頻率調製(PFM)控制方法實現起來不太容易。

脈衝頻率調製優點

脈衝頻率調製(PFM)相比較脈衝寬度調製(PWM)主要優點在於效率:

1、對於外圍電路一樣的脈衝頻率調製(PFM)和脈衝寬度調製(PWM)而言,其峰值效率PFM與PWM相當,但在峰值效率以前,脈衝頻率調製(PFM)的效率遠遠高於脈衝寬度調製(PWM)的效率,這是脈衝頻率調製(PFM)的主要優勢。

2、脈衝寬度調製(PWM)由於誤差放大器的影響,迴路增益及回響速度受到限制,脈衝頻率調製(PFM)具有較快的回響速度。

脈衝頻率調製缺點

脈衝頻率調製(PFM)相比較脈衝寬度調製(PWM)主要缺點在於濾波困難

1、濾波困難(諧波頻譜太寬)。

2、峰值效率以前,脈衝頻率調製(PFM)的頻率低於脈衝寬度調製(PWM)的頻率,會造成輸出紋波比脈衝寬度調製(PWM)偏大。

3、脈衝頻率調製(PFM)控制相比脈衝寬度調製(PWM)控制 IC 價格要貴。

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