脈沖寬度調(diào)制（PWM）與脈沖頻率調(diào)制（PFM）詳解
在電力電子領(lǐng)域，脈沖寬度調(diào)制（PWM）和脈沖頻率調(diào)制（PFM）是兩種關(guān)鍵的調(diào)制技術(shù)，它們在開關(guān)穩(wěn)壓器等設(shè)備中發(fā)揮著重要作用，各自具有獨特的優(yōu)缺點。
一、調(diào)制模式基礎(chǔ)
（一）脈沖寬度調(diào)制（PWM）
PWM 調(diào)制模式通過調(diào)節(jié)脈沖的占空比來實現(xiàn)對功率管開關(guān)時間的控制，同時保持脈沖頻率恒定。占空比定義為開通時間Ton與開關(guān)周期T的比值，即 D=Ton / T，其中Ton + Toff = T。通過改變占空比并輸出多個高頻脈沖，利用開關(guān)接通期間存儲能量、開關(guān)切斷時釋放能量的方式，實現(xiàn)平穩(wěn)的電壓輸出。PWM 模式下，電感持續(xù)充放電，因此在重負載條件下效率較高、紋波較低，但會產(chǎn)生較大的電磁干擾（EMI）和噪聲。
（二）脈沖頻率調(diào)制（PFM）
PFM 調(diào)制模式則通過改變脈沖頻率來控制功率管的開啟時間，而保持脈沖的占空比不變。由于 PFM 調(diào)制方式下功率管是間歇性工作的，電感也是間歇性充放電。因此，在輕負載條件下，PFM 的效率比 PWM 更高，且 EMI 和噪聲水平更低。然而，PFM 模式下的紋波相對較大。
二、開關(guān)穩(wěn)壓器控制方式
開關(guān)穩(wěn)壓器是一種通過控制功率開關(guān)管的通斷來實現(xiàn)穩(wěn)壓功能的設(shè)備。為實現(xiàn)穩(wěn)壓，開關(guān)穩(wěn)壓器需要一個控制系統(tǒng)，通常采用負反饋機制。當輸出電壓上升時，負反饋系統(tǒng)會降低功率管的占空比或降低開啟頻率；當輸出電壓下降時，則增加占空比或提高開啟頻率，從而形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，確保輸出電壓的穩(wěn)定。
常見的開關(guān)穩(wěn)壓器控制方式包括 PWM 和 PFM 兩種：
PWM 控制的開關(guān)穩(wěn)壓器具有固定的開關(guān)頻率，通過改變占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓。這種控制方式在重負載條件下能夠提供較高的效率和較低的紋波，但 EMI 和噪聲相對較大。
PFM 控制的開關(guān)穩(wěn)壓器則通過改變脈沖頻率來調(diào)節(jié)輸出電壓，保持導通和關(guān)斷時間固定。在輕負載條件下，PFM 控制方式能夠?qū)崿F(xiàn)更高的效率，并且 EMI 和噪聲較低，但紋波相對較大。
綜上所述，PWM 和 PFM 調(diào)制技術(shù)在開關(guān)穩(wěn)壓器等電力電子設(shè)備中具有廣泛的應用。根據(jù)不同的負載條件和性能要求，合理選擇調(diào)制方式對于優(yōu)化系統(tǒng)的效率、紋波、EMI 和噪聲等性能指標具有重要意義。
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