?PWM(脈沖寬度調制)和PFM(脈沖頻率調制)的核心區(qū)別在于開關頻率是否固定、紋波大小及適用負載范圍?。具體差異如下：

一、工作模式差異

?PWM模式?

?開關頻率固定?，通過調整脈沖寬度(占空比)調節(jié)輸出電壓。

示例：負載變化時，開關周期(T)不變，但導通時間(Ton)和關斷時間(Toff)的比例會改變，以維持電壓穩(wěn)定。

?PFM模式?

?開關頻率動態(tài)變化?，通過調整脈沖出現(xiàn)的頻率調節(jié)輸出。

示例：輕載時，開關動作間歇性發(fā)生，導通時間(Ton)可能固定或關斷時間(Toff)固定，但整體周期(T)不固定。

二、效率與適用場景

?重負載場景?

?PWM效率更高?。因其連續(xù)開關特性，電流傳輸連續(xù)，功率損耗相對穩(wěn)定，適合高負載應用。

缺點：輕載時開關損耗占比高，效率顯著下降。

?輕負載場景?

?PFM效率更高?。通過減少開關次數(shù)降低損耗，適合低電流需求(如待機狀態(tài))。

缺點：重載時導通損耗增加，效率低于PWM。

三、輸出特性差異

?紋波大小?

?PWM紋波更小?。因連續(xù)充放電，電感電流波動更均勻。

?PFM紋波更大?。間歇性充放電導致輸出電壓波動更明顯。

?噪聲與濾波難度?

PWM開關頻率固定，噪聲頻譜集中，濾波設計簡單。

PFM頻率不固定，噪聲頻譜分散，濾波難度較高。

四、典型應用方案

現(xiàn)代電源芯片常采用?混合模式?：

?輕載時自動切換為PFM?，提高效率;

?重載時強制進入PWM?，降低紋波并提升響應速度。

PWM與PFM的定義

開關電源(DC-DC)的調制方式中，脈沖寬度調制(PWM)和脈沖頻率調制(PFM)是兩種最為常見的類型。這兩種調制方式各有其特點，適用于不同的應用場景。其調制行為的示意圖如下：

通過了解這兩種調制方式的定義和特性，我們可以更好地選擇適合自己應用場景的調制方式。

調制的原理可以通過上述圖表進行詳細解釋。PWM調制方式主要調整脈沖的寬度，即在固定頻率下改變開啟和關閉的時間，這被稱為定頻調寬。另一方面，PFM調制則在保持一定脈沖寬度的基礎上，改變脈沖的頻率，即定寬調頻。此外，還有一種PSM調制方式，其特點是脈寬和頻率都保持恒定，但脈沖的存在與否會發(fā)生變化，因此簡稱為定頻定寬。

1.1. PWM調制方式

PWM調制方式因其控制電路簡單、易于設計與實現(xiàn)而備受推崇。它具有輸出紋波電壓小、頻率特性好、線性度高等優(yōu)點，尤其在重負載情況下展現(xiàn)出高效率。通過環(huán)路控制，當輸出電壓發(fā)生變化時，驅動信號的占空比會相應調整，從而確保輸出電壓的穩(wěn)定性。此外，PWM調制方式在處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的基礎上進行數(shù)模轉換，大大降低了噪聲影響。然而，它也存在一些不足，如輕負載時效率較低，且受誤差放大器影響，回路增益及響應速度會受到一定限制。

1.2. PFM調制方式

在PFM模式中，驅動信號的脈沖寬度保持恒定，而脈沖出現(xiàn)的頻率則隨輸出電壓的變化而調整，實現(xiàn)所謂的定寬調頻。這種模式下，環(huán)路會相應調整脈沖頻率，從而對電路進行控制和調整。PFM方式可進一步細分為恒定驅動信號高電位時間和恒定驅動信號低電平時間兩種類型。

PFM調制在具有模式切換的電路中頗為常見。其優(yōu)點在于輕負載時的高效率和優(yōu)越的頻率特性。與PWM相比，在峰值效率之前，PFM的效率顯著高于PWM，這是其顯著優(yōu)勢。然而，在重負載情況下，PFM的效率則明顯低于PWM。此外，由于其紋波頻譜較為分散，缺乏規(guī)律性，這給濾波電路的設計帶來了不小的挑戰(zhàn)。

1.2 PWM與PFM的優(yōu)缺點比較

PWM調制方式在負載較重時效率相對較低。而PFM調制方式支持的輸出電流范圍較小，其電感電流呈現(xiàn)線性上升趨勢。若Ton保持恒定，則每個周期電感上的峰值電流亦固定不變。

PWM和PFM比較

【優(yōu)缺點】: 優(yōu)缺點總結

PWM小負載情況下的效率相對較低，而PFM則存在其局限性，它所能支持的輸出電流較小，且電感的電流呈現(xiàn)線性上升趨勢。此外，PWM調制方式具有較小的紋波電壓，且其開關頻率保持穩(wěn)定，這使得噪聲濾波器的設計更為簡單，同時也簡化了噪聲的消除工作。因此，PWM調制方式在目前仍占據(jù)主流地位。

【協(xié)同工作】: 協(xié)同方法分析

為了提升輕載至重載全工況下的電源效率，現(xiàn)代電源控制器常采用同時支持PWM和PFM的工作模式，以實現(xiàn)全時高效。通過在重載時采用PWM控制，而在輕載時自動切換至PFM控制，可以同時兼具兩者的優(yōu)勢。通過輕負載時切換PFM，能夠減少開關損耗提高效率。然而，某些電源在輕載進入PFM模式后，可能會因開關頻率過低而引發(fā)人耳可聽范圍內的嘯叫。

開關穩(wěn)壓器(Regulatior)，就是實現(xiàn)穩(wěn)壓，需要控制系統(tǒng)(負反饋)，當電壓上升時通過負反饋把它降低，當電壓下降時就把它升上去，這樣形成了一個控制環(huán)路。如圖1中是脈沖寬度調制(PWM)，當然還有其他如：脈沖頻率調制(PFM)、移相控制方式等。

開關穩(wěn)壓器主要有兩種控制方式：脈沖寬度調制(PWM)和脈沖頻率調制(PFM)。

脈沖寬度調制(PWM)：Pulse Width Modulation 頻率固定，占空比改變;

脈沖頻率調制(PFM)：Pulse Frequency Modulation 導通/關斷時間固定，頻率改變;

PWM與PFM之間的優(yōu)缺點：

1)脈沖寬度調制(PWM)

由于在PWM調制方式下是持續(xù)性工作的，電感也是持續(xù)充放電，因此，在PWM調制模式下，重負載時的效率較高、紋波較低、但EMI/噪聲會更大。

2)脈沖頻率調制(PFM)

由于PFM調制方式下為歇性性工作，電感也是間斷性的充放電，因此，在輕負載時效率比PWM更高、EMI/噪聲更低、但紋波較大。

總結：

其實，許多電源芯片都兼容這兩種控制模式，就是為了提高全范圍負載效率，如輕載時，芯片進入 PFM 控制模式;重載時，芯片強制進入 PWM 模式。