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凡亿专栏 | BUCK轻载下的工作模式:PSM PFM FCCM
BUCK轻载下的工作模式:PSM PFM FCCM

脉冲跳跃模式PSM(DCM的一种)7772b2b3d5933e12d2ccd0dba5e340.jpgPSM工作原理

  • 负载电流低于PSM阈值电流时,输出电压升高,但是频率不会改变;

  • 输出电压高于正常输出电压的1.5%时,DCDC的两个NMOS都断开,进入空闲模式;此时由输出电容Cout放电直到输出电压Vout下降为正常的输出电压;

  • 输出电压Vout变为正常的输出电压后,控制器再次驱动开关,开启新的开关周期; 当负载电流低于PSM模式阈值电流时,再次重复以上步骤;

PSM特性

非空闲模式下,开关频率不会发生改变;
空闲模式下,开关频率会产生跳跃(一段有脉冲一段无脉冲),由Cout供电;

  • 优点:轻载下效率高;频率一定;

  • 缺点:纹波大;有突发性,电磁干扰较大;

脉冲频率模式PFM(DCM的一种)1449b399b8e9997ffeb7c8d5c0b253.jpgPFM工作原理

  • DCDC功率开关闭合时, 输入电容器充电至略高于其调节点的电压;

  • DCDC功率开关断开时,电感和输出电容为负载供电;

  • 电感和输出电容持续为负载供电,直到电感电流变为0,只剩输出电容为负载供电(休眠时间);

  • 当输出电容不足以支撑负载供电,输出电压低于目标值时,重新打开功率开关,为电感和输出电容充电,充电到略高于其调节点的电压时,新的周期开始,重复上面步骤;

PFM特性

PFM模式下,充电时间是一定的,不同负载下,休眠时间是可变化的;
重载时,休眠时间较短,充电时间一定,所以开关周期较短,开关频率较大;
轻载时,休眠时间较长,充电时间一定,所以开关周期较长,开关频率较小;

  • 优点:轻载下效率高;

  • 缺点:纹波大;突发性,电磁干扰较大;频率变化,对滤波有一定要求;

强制连续电流模式FCCM(CCM的一种)294ff3d0faf1f694f5228f740a57be.jpgFCCM工作原理

开关频率不变,轻载时,电感电流不会变为0,而是以反方向流动;

FCCM特性

  • 优点:所有负载下都具有较低的输出纹波,适用于低纹波场景;一直连续无突发性,适用于低EMI场景;

  • 缺点:频率不变,而且不会有脉冲跳跃,与PFM和PSM相比,开关损耗更大;而且电感中电流一直存在(反方向的电流也会有损耗),所以效率较低;

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