怎么区分开关电源的PFM与PWM模式？

Posted 2022-11-23 工程师看海

原文来自微信公众号：工程师看海

DCDC开关电源有两种常见的工作模式，就是我们常听说的PWM模式和PFM模式，一种是普通工作模式，另一种是低功耗工作模式，本节以BUCK结构开关电源为例介绍二者工作的特点，以及区分方法。

PWM：pulse width modulation，是脉冲宽度调制，特点是开关的频率固定或者说开关周期固定，占空比变化。

PFM：Pulse frequency modulation，是脉冲频率调制，特点是开关频率是变化的，或者说开关周期是变化的。

二者的波形对比见下图。

为什么用PFM模式呢？

这是因为负载根据不同的工作状态有不同的电流消耗，而且电流差异很大，小电流可能只有几个mA，大电流有几百mA甚至几A，而开关电源由于固定的开关频率而使得在低负载电流时效率并不高，为了提高电源的效率，降低电源自身在低电流时的开关损耗，就提出了PFM工作模式。

根据上图和历史文章《DCDC BUCK电路原理详细分析》（https://www.dianyuan.com/eestar/article-1574.html）

可以知道，PWM模式时BUCK的管子一直处于开关状态，电感不断地充电、放电，而PFM模式时管子只偶尔开关下，俗称间歇性开关，偶尔给电感充放电一次。

由于PWM模式BUCK的控制管子是连续开关，而PFM模式的管子是间歇性开关，这就导致了二者有个最显著的差异，即：PFM模式的纹波要大于PWM。

怎么判断电源工作在PFM还是PWM模式呢？

下图是某电源的PFM和PWM波形测试结果，第一行是输出电压纹波，可以看到PFM模式的纹波要大于PWM模式，第二行是电源开关节点SW位置的电压波形，可以看到PFM模式时开关导通下就停了，而PWM模式的SW节点是一直处于开关状态，这个可以作为区分PFM和PWM的标志。

第三行是电感的充放电电流波形，可以看到PFM模式下，电感间歇性的充放电波形，而PWM模式的电感是连续的充放电，这也可以作为区分PFM和PWM模式的标志。

上面波形中PFM模式是间歇性的开关一次，有的情况是间歇性开关多次，比如下图，第一行是开关节点的波形，就是间歇性的产生开关脉冲序列，从第三行可以看到电感，在开关时电感反复充放电，开关停止则充放电也就停止了。

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