開關電源的PWM與PFM區分介紹

DCDC開關電源有兩種常見的工作模式，就是我們常說的PWM模式和PFM模式。一種是普通工作模式，另一種是低功耗工作模式。本文以BUCK結構開關電源為例，介紹二者工作的特點，以及區分方法。

PWM：pulse width modulation，是脈沖寬度調制，特點是開關的頻率固定或者說開關周期固定，占空比變化。

PFM：Pulse frequency modulation，是脈沖頻率調制，特點是開關頻率是變化的，或者說開關周期是變化的。

二者的波形對比，見下圖：

為什么用PFM模式呢？

這是因為負載根據不同的工作狀態有不同的電流消耗，而且電流差異很大，小電流可能只有幾個mA，大電流有幾百mA甚至幾A，而開關電源由于固定的開關頻率而使得在低負載電流時效率并不高，為了提高電源的效率，降低電源自身在低電流時的開關損耗，就提出了PFM工作模式。

根據上圖可以知道，PWM模式時，BUCK的管子一直處于開關狀態，電感不斷地充電、放電；而PFM模式時，管子只偶爾開關下，俗稱間歇性開關，偶爾給電感充放電一次。

由于PWM模式BUCK的控制管子是連續開關，而PFM模式的管子是間歇性開關，這就導致了二者有個最顯著的差異，即PFM模式的紋波要大于PWM。

如何判斷電源工作在PFM，還是PWM模式？

下圖是某電源的PFM和PWM波形測試結果，第一行是輸出電壓紋波，可以看到PFM模式的紋波要大于PWM模式。

第二行是電源開關節點SW位置的電壓波形，可以看到PFM模式時開關導通下就停了，而PWM模式的SW節點是一直處于開關狀態，這個可以作為區分PFM和PWM的標志。

第三行是電感的充放電電流波形，可以看到PFM模式下，電感間歇性的充放電波形，而PWM模式的電感是連續的充放電，這也可以作為區分PFM和PWM模式的標志。

上面波形中PFM模式是間歇性的開關一次，有的情況是間歇性開關多次，比如下圖，第一行是開關節點的波形，就是間歇性的產生開關脈沖序列，從第三行可以看到電感，在開關時電感反復充放電，開關停止則充放電也就停止了。

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