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脈沖頻率調(diào)制與脈沖寬度調(diào)制解析,區(qū)別介紹
  • 發(fā)布時(shí)間:2025-05-21 18:33:04
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脈沖頻率調(diào)制與脈沖寬度調(diào)制解析,區(qū)別介紹
脈沖寬度調(diào)制(PWM)與脈沖頻率調(diào)制(PFM)詳解
在電力電子領(lǐng)域,脈沖寬度調(diào)制(PWM)和脈沖頻率調(diào)制(PFM)是兩種關(guān)鍵的調(diào)制技術(shù),它們?cè)陂_(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器等設(shè)備中發(fā)揮著重要作用,各自具有獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)。
一、調(diào)制模式基礎(chǔ)
(一)脈沖寬度調(diào)制(PWM)
PWM 調(diào)制模式通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)功率管開(kāi)關(guān)時(shí)間的控制,同時(shí)保持脈沖頻率恒定。占空比定義為開(kāi)通時(shí)間Ton與開(kāi)關(guān)周期T的比值,即 D=Ton / T,其中Ton + Toff = T。通過(guò)改變占空比并輸出多個(gè)高頻脈沖,利用開(kāi)關(guān)接通期間存儲(chǔ)能量、開(kāi)關(guān)切斷時(shí)釋放能量的方式,實(shí)現(xiàn)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(fù)載條件下效率較高、紋波較低,但會(huì)產(chǎn)生較大的電磁干擾(EMI)和噪聲。
脈沖頻率調(diào)制 脈沖寬度調(diào)制
(二)脈沖頻率調(diào)制(PFM)
PFM 調(diào)制模式則通過(guò)改變脈沖頻率來(lái)控制功率管的開(kāi)啟時(shí)間,而保持脈沖的占空比不變。由于 PFM 調(diào)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(fù)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(duì)較大。
二、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器控制方式
開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器是一種通過(guò)控制功率開(kāi)關(guān)管的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓功能的設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓,開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器需要一個(gè)控制系統(tǒng),通常采用負(fù)反饋機(jī)制。當(dāng)輸出電壓上升時(shí),負(fù)反饋系統(tǒng)會(huì)降低功率管的占空比或降低開(kāi)啟頻率;當(dāng)輸出電壓下降時(shí),則增加占空比或提高開(kāi)啟頻率,從而形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng),確保輸出電壓的穩(wěn)定。
常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器控制方式包括 PWM 和 PFM 兩種:
脈沖頻率調(diào)制 脈沖寬度調(diào)制
PWM 控制的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器具有固定的開(kāi)關(guān)頻率,通過(guò)改變占空比來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。這種控制方式在重負(fù)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(duì)較大。
PFM 控制的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器則通過(guò)改變脈沖頻率來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓,保持導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間固定。在輕負(fù)載條件下,PFM 控制方式能夠?qū)崿F(xiàn)更高的效率,并且 EMI 和噪聲較低,但紋波相對(duì)較大。
脈沖頻率調(diào)制 脈沖寬度調(diào)制
綜上所述,PWM 和 PFM 調(diào)制技術(shù)在開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器等電力電子設(shè)備中具有廣泛的應(yīng)用。根據(jù)不同的負(fù)載條件和性能要求,合理選擇調(diào)制方式對(duì)于優(yōu)化系統(tǒng)的效率、紋波、EMI 和噪聲等性能指標(biāo)具有重要意義。
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