鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1603次 | 2020年05月03日
關(guān)于電壓控制方法:PWM和PFM
針對開關(guān)穩(wěn)壓器的基礎(chǔ),介紹電壓控制方法。不論開關(guān)穩(wěn)壓器與否,電壓穩(wěn)壓器的功能為產(chǎn)生穩(wěn)定化的輸出電壓。為此,已在“反饋控制方式”一項(xiàng)中說明,必須將輸出電壓反饋至控制電路來進(jìn)行環(huán)路控制。在這里,要說明的是、有關(guān)電壓控制的方式,例如該進(jìn)行何種控制才能將輸入電壓調(diào)整為5V等。
開關(guān)穩(wěn)壓器如名稱所示,是借著開關(guān)輸入電壓,也就是ON/OFF來轉(zhuǎn)換成所希望的輸出電壓。此結(jié)構(gòu)已在“工作原理”一項(xiàng)中說明,簡單來說就是開關(guān)后平均化以均衡已設(shè)定輸入電壓的輸出電壓。此輸入電壓的開關(guān)法主要有2個方法。
?pWM控制(脈沖寬度調(diào)制)
pWM是最普通的電壓控制方法。在恒定周期下,將開關(guān)設(shè)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(yù)測即將產(chǎn)生的開關(guān)噪聲、濾波器處理容易等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是,由于頻率恒定,重負(fù)載時和輕負(fù)載時的開關(guān)次數(shù)都相同,自我消耗電流不變,故輕負(fù)載時開關(guān)損耗是主要損耗而效率降低。
●頻率恒定根據(jù)占空比調(diào)整輸出電壓
頻率恒定,易于過濾噪聲
頻率恒定,輕負(fù)載時開關(guān)損耗效率顯著惡化
?pFM控制(脈沖頻率調(diào)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(dāng)負(fù)載變大時,將會隨著負(fù)載增加時間內(nèi)的ON次數(shù)。也就是說,重負(fù)載時頻率會變高,輕負(fù)載時頻率會變低。
其優(yōu)點(diǎn)是,輕負(fù)載時無需增加功率,開關(guān)頻率變低,開關(guān)次數(shù)減少,開關(guān)損耗減少,故輕負(fù)載時也可維持高效率。其缺點(diǎn)是,頻率會變化,開關(guān)相關(guān)噪聲不穩(wěn)定且難以濾波。噪聲難消除。此外,頻率一進(jìn)入可聽帶20kHz時有可能會發(fā)生聲響等對音響設(shè)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(shè)為恒定,調(diào)整OFF(或ON)時間
輕負(fù)載時會降頻率工作,故開關(guān)損耗會減少而維持效率
頻率不穩(wěn)定,故噪聲濾波困難而有進(jìn)入聽覺范圍的可能性
利用哪一方,必須在理解各特性后權(quán)衡,不過有些IC為了能夠利用雙方的優(yōu)點(diǎn),于穩(wěn)定工作時采pWM工作,于輕負(fù)載時開關(guān)成pFM來維持效率。
●pWM和pFM的效率特性示意圖
pWM輕負(fù)載時恒定周期開關(guān),故效率低下。
pFM輕負(fù)載時會降頻率工作,故開關(guān)損耗減少而維持效率。
有些IC于穩(wěn)定工作時采pWM工作,于輕負(fù)載時開關(guān)成pFM來維持效率。
關(guān)鍵要點(diǎn):
?pWM(脈沖寬度調(diào)制),頻率恒定通過ON/OFF的時間比(占空比)控制。
?pFM(脈沖頻率調(diào)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(yōu)缺點(diǎn)區(qū)分使用。
?雙方控制切換使用,越來越多加入詳細(xì)控制模式的IC。
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