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深圳市華強(qiáng)偉業(yè)電源技術(shù)有限公司

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高頻開關(guān)電源調(diào)制方式介紹

2025/3/3

在當(dāng)今電力電子技術(shù)飛速發(fā)展的時代背景下,華強(qiáng)偉業(yè)電源技術(shù)作為高頻開關(guān)電源領(lǐng)域的先行者與創(chuàng)新者,始終站在技術(shù)前沿,致力于為客戶提供高能、穩(wěn)定、可靠的電源解決方案。今天,我們將聚焦于高頻開關(guān)電源的核心技術(shù)之一——調(diào)制方式,進(jìn)行深入淺出的介紹與分析。華強(qiáng)偉業(yè)電源技術(shù)憑借其在該領(lǐng)域的深厚積累與獨(dú)到見解,將為您揭示高頻開關(guān)電源調(diào)制方式的奧秘,以及如何通過優(yōu)化的調(diào)制策略,進(jìn)一步提升電源效率與性能,滿足日益增長的多樣化應(yīng)用需求。

高頻開關(guān)電源調(diào)制方式介紹

高頻開關(guān)電源作為電子設(shè)備中廣泛應(yīng)用的技術(shù),主要負(fù)責(zé)將一種電壓和電流轉(zhuǎn)換為另一種電壓和電流。它涉及多種調(diào)制模式,以下是對幾種常見的高頻開關(guān)電源調(diào)制方式的介紹:


一、脈沖寬度調(diào)制(PWM)

PWM是一種高能的高頻電源轉(zhuǎn)換技術(shù)。它通過迅速切換電源元件(例如晶體管或場效應(yīng)管),并在每個周期內(nèi)精準(zhǔn)控制元件的導(dǎo)通時長,從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。

1.工作原理:在PWM模式下,開關(guān)頻率保持恒定,不受負(fù)載變化的影響。PWM模式通過調(diào)整開關(guān)的通斷時間來控制輸出電壓,從而實(shí)現(xiàn)占空比在負(fù)載變化時的相應(yīng)調(diào)整。占空比是指導(dǎo)通時間(TON)與整個周期時長(包括關(guān)斷時間TOFF和導(dǎo)通時間)的比例。這個比例建立了輸入電壓與輸出電壓之間的直接聯(lián)系。

2.波形特點(diǎn):在PWM模式下,電感電流通常保持連續(xù),其紋波大小受到電感值、開關(guān)頻率和占空比的共同影響。由于PWM模式中頻率固定,電流紋波通常易于預(yù)測和控制。此外,PWM模式還具有出色的輸出電壓紋波特性。由于開關(guān)頻率固定,輸出電壓紋波較小且頻率成分單一,主要由開關(guān)頻率及其諧波構(gòu)成,這使得濾波設(shè)計(jì)相對簡化。

3.優(yōu)點(diǎn):PWM控制模式的效率在重負(fù)載條件下表現(xiàn)優(yōu)異,因?yàn)楣潭ǖ拈_關(guān)頻率減少了開關(guān)損耗。同時,PWM模式控制電路簡單,易于實(shí)現(xiàn)。此外,它還提供較小的輸出電壓紋波和快速的響應(yīng)速度,特別適合動態(tài)變化的負(fù)載環(huán)境。

4.缺點(diǎn):在輕負(fù)載條件下,由于開關(guān)次數(shù)固定,開關(guān)損耗成為主要損耗,導(dǎo)致效率降低。


二、脈沖頻率調(diào)制(PFM)

PFM是一種高頻斬波電源技術(shù),通過在離散的開關(guān)狀態(tài)下工作,實(shí)現(xiàn)了對輸出電壓的精準(zhǔn)控制。

1.工作原理:在PFM模式下,開關(guān)電源的頻率并非一成不變,而是隨著負(fù)載的輕重而靈活調(diào)整。當(dāng)負(fù)載較輕或?yàn)榱銜r,頻率會自動降低,旨在減少開關(guān)過程中的能量損失,進(jìn)而提升效率。通過靈活調(diào)整開關(guān)周期的長度,即“開”與“關(guān)”的占比,可以實(shí)現(xiàn)對平均輸出電壓的準(zhǔn)確把控,進(jìn)而確保高能且穩(wěn)定的電源輸出。

2.波形特點(diǎn):在PFM模式下,電感電流的波形可能更為復(fù)雜,因?yàn)轭l率和占空比都在動態(tài)變化。由于頻率的降低,電感電流的紋波幅度可能有所增大,特別是在低頻狀態(tài)下更為明顯。此外,在PFM模式下,輸出電壓紋波可能相對較大,紋波的頻率成分也因此變得更為復(fù)雜,這給濾波設(shè)計(jì)帶來了挑戰(zhàn)。

3.優(yōu)點(diǎn):PFM控制模式在輕負(fù)載或空載時具有高能率、相對簡單的電路設(shè)計(jì)以及低待機(jī)功耗的優(yōu)點(diǎn)。

4.缺點(diǎn):PFM模式存在輸出紋波較大、可能引發(fā)電磁干擾問題、負(fù)載變化時的輸出穩(wěn)定性較差以及響應(yīng)速度相對較慢等不足。


三、脈沖跨周期調(diào)制(PSM)

PSM是一種通過快速開啟和關(guān)閉功率開關(guān)管(例如MOSFET)來控制電力轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)。

1.工作原理:在PSM模式下,電流僅在高頻脈沖狀態(tài)下流動,大部分時間都處于休眠狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)了高能節(jié)能。在PSM控制下,開關(guān)頻率和占空比保持恒定,但會根據(jù)輸出負(fù)載的變化選擇性跳過某些開關(guān)周期。在重載時,每個周期都正常工作;而在輕載時,則會有部分周期被跳過。

2..波形特點(diǎn):在PSM控制模式下,非滿載條件下的電感電流可能呈現(xiàn)不連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM),這意味著在每個開關(guān)周期結(jié)束后,電感電流會降至零。電感電流的峰值與谷值之間的差異顯著,特別是在負(fù)載頻繁變化的應(yīng)用中,這可能導(dǎo)致紋波電流增大。由于PSM模式在輕載時傾向于跳過更多周期,因此輕載時的輸出電壓紋波通常較大。

3.優(yōu)點(diǎn):PSM控制模式在輕負(fù)載條件下能顯著提高能率,減少開關(guān)損耗,并延長開關(guān)管的使用壽命。此外,盡管PSM模式存在較大的輸出電壓紋波,但其頻率始終保持固定,這使得噪聲特性較為集中,從而簡化了電磁兼容(EMC)設(shè)計(jì)。

4.缺點(diǎn):PSM控制模式下的輸出電壓紋波較大,對于那些對電壓穩(wěn)定性要求高的應(yīng)用場景可能不太適合。同時,PSM模式在負(fù)載變化時的響應(yīng)速度相對較慢。另外,根據(jù)負(fù)載調(diào)整開關(guān)周期需要復(fù)雜的邏輯控制,這增加了設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的難度。


綜上所述,高頻開關(guān)電源的調(diào)制方式各有優(yōu)缺點(diǎn),適用于不同的應(yīng)用場景。在實(shí)際應(yīng)用中,需要根據(jù)具體需求選擇合適的調(diào)制方式。                http://www.virtulopia.cn/

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