不論開關穩壓器與否,電壓穩壓器的功能為產生穩定化的輸出電壓,必須將輸出電壓反饋至控制電路來進行環路控制。有關電壓控制的方式,例如該進行何種控制才能將輸入電壓調整為5V等,下面具體來了解下。
電壓控制PWM和PFM方法
開關穩壓器如名稱所示,借著開關輸入電壓,就是ON/OFF來轉換成希望的輸出電壓,簡單來說就是開關后平均化以均衡已設定輸入電壓的輸出電壓,此輸入電壓的開關法主要有2種方法。
PWM控制(脈沖寬度調制):PWM是最普通的電壓控制方法。在恒定周期下,將開關設為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,故有可預測即將產生的開關噪聲、濾波器處理容易等優點。缺點是因為頻率恒定,重負載時和輕負載時的開關次數都相同,自我消耗電流不變,故輕負載時開關損耗是主要損耗而效率降低。
(1)頻率恒定根據占空比調整輸出電壓,頻率恒定,易于過濾噪聲;頻率恒定,輕負載時開關損耗效率顯著惡化。
?PFM控制(脈沖頻率調制)
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。當負載變大時,將會隨著負載增加時間內的ON次數。也就是說,重負載時頻率會變高,輕負載時頻率會變低。
其優點是,輕負載時無需增加功率,開關頻率變低,開關次數減少,開關損耗減少,故輕負載時也可維持高效率。其缺點是,頻率會變化,開關相關噪聲不穩定且難以濾波。噪聲難消除。此外,頻率一進入可聽帶20kHz時有可能會發生聲響等對音響設備的S/N造成影響。從這個意義來說,PWM比較容易操作。
(2)ON(或OFF)時間設為恒定,調整OFF(或ON)時間
輕負載時會降頻率工作,故開關損耗會減少而維持效率;頻率不穩定,故噪聲濾波困難而有進入聽覺范圍的可能性。
利用哪一方必須在理解各特性后權衡,不過有些IC為了能夠利用雙方的優點,于穩定工作時采PWM工作,于輕負載時開關成PFM來維持效率。
(3)PWM和PFM的效率特性示意圖
PWM輕負載時恒定周期開關,故效率低下。PFM輕負載時會降頻率工作,故開關損耗減少而維持效率。有些IC于穩定工作時采PWM工作,于輕負載時開關成PFM來維持效率。
關鍵要點:
?PWM(脈沖寬度調制),頻率恒定通過ON/OFF的時間比(占空比)控制。
?PFM(脈沖頻率調制),脈沖的ON(或OFF時間)恒定通過OFF時間(或ON時間)變化控制。
?理解優缺點區分使用。
?雙方控制切換使用,越來越多加入詳細控制模式的IC。
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