关于DC/DC的三种控制方式介绍

关于DC/DC的控制方式，作为控制开关周期、导通时间的控制方式，存在PWM控制、PFM控制及PWM/PFM自动切换控制。这种控制方式的差异会显著影响轻载效率、噪声特性及输出纹波电压。

本文将就PWM控制、PFM控制、PFM/PWM自动切换控制的工作模式、特征及缺点进行解说。

PWM控制与PFM控制的区别

PWM控制与PFM控制最大的区别在于轻载时的效率差异。

下列效率数据是对同一产品切换为PWM控制和PFM控制两种控制方式时的效率进行比较所得，从中可知轻载时的效率存在显著差异。

PWM控制（Pulse Width Modulation）

PWM控制是一种以固定频率导通／关断开关元件，并通过改变其导通时间宽度（脉宽）来稳定输出电压的控制方式。

当输出电压偏离目标值时，会根据该误差调整导通时间（占空比）。

特征:

开关频率固定: 噪声发生的频率易于预测，对策较容易。

输出纹波小: 始终以固定频率动作，因此输出电压的波动（纹波电压）小且稳定。

缺点:

轻载时的效率低: 即使在轻载条件下也会持续进行开关动作，因此在轻载下效率会因用于开关的消耗电流引起的损耗而下降。

PFM控制（Pulse Frequency Modulation）

PFM控制是一种保持开关元件的导通时间恒定，并通过改变开关频率来稳定输出电压的控制方式。

输出电压低于设定输出电压时，会以固定导通时间接通开关元件，负载变轻时，到下一个脉冲为止的关断时间会变长，频率随之降低。

特征:

轻载时的效率高: 负载轻时，通过降低开关频率，开关次数和损耗会减少，从而可实现高效率。

输出纹波大: 因开关频率波动，输出纹波电压的波动有增大的趋势。

噪声频谱波动: 开关频率随负载变化，因此噪声抑制困难，也可能产生可听频段噪声。

PWM/PFM自动切换控制

PWM/PFM自动切换控制是一种结合了上述两种控制方式优点的混合方式。

根据输出电流（负载）的大小，自动切换PWM控制和PFM控制。

重载时，需要稳定性和低纹波，因此切换到PWM控制，而轻载时，需要高效率，因此切换到PFM控制。

特征:

满载范围内实现高效率: 可在宽广的负载范围内保持高效率。稳定性与效率的平衡: 可兼具两种控制的优点。

缺点:

切换时，可能产生瞬时输出波动或噪声。

PWM控制	固定	可调	低	功率MOSFET	特定频率
PFM控制	可调	固定	高	大	随负载变化而波动
PFM/PWM自动切换	根据负载自动切换	可调	高	轻载:大, 重载:功率MOSFET	轻载:波动, 重载:特定频率
工作模式	开关频率	导通时间宽度	轻载效率	输出纹波	噪声频谱

By : Nobuhiko Kamano

2005年加入特瑞仕半导体。

从事DC/DC转换器等电源IC开发6年，其中3年从事离线LED驱动器的技术支持。 之后负责特瑞仕电源IC客户的技术支持。

凭借在产品开发中积累的专业技术以及多年客户支持中积累的丰富经验（包括电源相关问题的解决方案和故障排除），目前负责特瑞仕产品的技术支持和产品提案。

关于特瑞仕半导体株式会社

特瑞仕半导体株式会社(总公司：东京、东证Prime: 6616)从 1995年设立以来，作为日本国内唯一的模拟电源IC的专业厂家，以「Powerfully Small」为产品制造追求的目标，提供增加客户产品的附加值的世界最小级的高效率模拟电源IC以及可以加快客户产品开发的电源设计方案。

特瑞仕的产品以日本国内为首，通过海外6家分公司7处销售点销往世界各地，被广泛用于工业机器，汽车用品，通信，电脑产品，穿戴电子等市场。