脈沖寬度調制（PWM）與脈沖頻率調制（PFM）詳解
在電力電子領域，脈沖寬度調制（PWM）和脈沖頻率調制（PFM）是兩種關鍵的調制技術，它們在開關穩(wěn)壓器等設備中發(fā)揮著重要作用，各自具有獨特的優(yōu)缺點。
一、調制模式基礎
（一）脈沖寬度調制（PWM）
PWM 調制模式通過調節(jié)脈沖的占空比來實現對功率管開關時間的控制，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，利用開關接通期間存儲能量、開關切斷時釋放能量的方式，實現平穩(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，但會產生較大的電磁干擾（EMI）和噪聲。
（二）脈沖頻率調制（PFM）
PFM 調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、開關穩(wěn)壓器控制方式
開關穩(wěn)壓器是一種通過控制功率開關管的通斷來實現穩(wěn)壓功能的設備。為實現穩(wěn)壓，開關穩(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。
常見的開關穩(wěn)壓器控制方式包括 PWM 和 PFM 兩種：
PWM 控制的開關穩(wěn)壓器具有固定的開關頻率，通過改變占空比來調節(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 控制的開關穩(wěn)壓器則通過改變脈沖頻率來調節(jié)輸出電壓，保持導通和關斷時間固定。在輕負載條件下，PFM 控制方式能夠實現更高的效率，并且 EMI 和噪聲較低，但紋波相對較大。
綜上所述，PWM 和 PFM 調制技術在開關穩(wěn)壓器等電力電子設備中具有廣泛的應用。根據不同的負載條件和性能要求，合理選擇調制方式對于優(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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