PWM控制與PFM控制 概要

關於DC/DC的控制方式，作為控制開關週期、導通時間的控制方式，存在PWM控制、PFM控制及PWM/PFM自動切換控制。這種控制方式的差異會顯著影響輕載效率、雜訊特性及輸出漣波電壓。

本文將就PWM控制、PFM控制、PFM/PWM自動切換控制的工作模式、特性及缺點進行解說。
關於其基於何種原理在工作、控制，將在其他頁面解說。

PWM控制與PFM控制的區別

PWM控制與PFM控制最大的差異在於輕載時的效率差異。下列效率數據是將同一產品切換為PWM控制和PFM控制兩種控制方式時的效率進行比較所得，從中可知輕載時的效率有顯著差異。

PWM控制（Pulse Width Modulation）

PWM控制是一種以固定頻率導通/關斷開關元件，並透過改變其導通時間寬度（脈寬）來穩定輸出電壓的控制方式。
當輸出電壓偏離目標值時，會根據此誤差調整導通時間（佔空比）。

• 特徵:
• 開關頻率固定: 雜訊發生的頻率易於預測，對策較容易。
• 輸出紋波小: 始終以固定頻率動作，因此輸出電壓的波動（漣波電壓）小且穩定。
• 缺點:
• 輕載時的效率低: 即使在輕載條件下也會持續進行開關動作，因此在輕載下效率會因用於開關的消耗電流引起的損耗而下降。

PFM控制（Pulse Frequency Modulation）

PFM控制是一種保持開關元件的導通時間恆定，並透過改變開關頻率來穩定輸出電壓的控制方式。
輸出電壓低於設定輸出電壓時，會以固定導通時間接通開關元件，負載變輕時，到下一個脈衝為止的關斷時間會變長，頻率隨之降低。

• 特徵:
• 輕載時的效率高: 負載輕時，透過降低開關頻率，開關次數和損耗會減少，從而可實現高效率。
• 輸出漣波大: 因開關頻率波動，輸出漣波電壓的波動有增加的趨勢。
• 雜訊頻譜波動: 開關頻率隨負載變化，因此雜訊抑制困難，也可能產生可聽頻段雜訊。

PWM/PFM自動切換控制

PWM/PFM自動切換控制是一種結合了上述兩種控制方式優點的混合方式。
根據輸出電流（負載）的大小，自動切換PWM控制和PFM控制。
重載時，需要穩定性和低紋波，因此切換到PWM控制，而輕載時，需要高效率，因此切換到PFM控制。

• 特徵:
• 滿載範圍內實現高效率: 可在寬廣的負載範圍內保持高效率。
• 穩定性與效率的平衡: 可兼具兩種控制的優點。
• 缺點:
• 切換時，可能產生瞬時輸出波動或雜訊。

工作模式	開關頻率	導通時間寬度	輕載效率	輸出漣波	雜訊頻譜
PWM控制	固定	可調	低	功率MOSFET	特定頻率
PFM控制	可調	固定	高	大	隨負載變化而波動
PFM/PWM自動切換	根據負載自動切換	可調	高	輕載:大, 重載:功率MOSFET	輕載:波動, 重載:特定頻率