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，它們在開關穩壓器等設備中發揮著重要作用，各自具有獨特的優缺點。
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，實現平穩的電壓輸出。PWM 模式下，電感持續充放電，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、開關穩壓器控制方式
開關穩壓器是一種通過控制功率開關管的通斷來實現穩壓功能的設備。為實現穩壓，開關穩壓器需要一個控制系統，通常采用負反饋機制。當輸出電壓上升時，負反饋系統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，從而形成一個閉環控制系統，確保輸出電壓的穩定。
常見的開關穩壓器控制方式包括 PWM 和 PFM 兩種：
PWM 控制的開關穩壓器具有固定的開關頻率，通過改變占空比來調節輸出電壓。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 控制的開關穩壓器則通過改變脈沖頻率來調節輸出電壓，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化系統的效率、紋波、EMI 和噪聲等性能指標具有重要意義。
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