电源学习笔记：PWM/PFM 调制技术， 2026/3/18
- 电源核心分类与特性
- 线性电源：调整管工作在放大状态（类似可变电阻），优势是结构简单、纹波极小、EMI 特性好；劣势是效率低（30%-60%）、体积大（依赖工频变压器AC-DC）、散热片体积大，仅能降压、直接DC-DC采用线性电源难以实现隔离设计，此类电源适用于精密仪器、音频设备等对纹波敏感的场景。
- 开关电源：通过开关管高频通断（kHz-MHz 级）转换能量，优势是效率高（70%-90%）、体积小（用高频变压器或者电感）、可升降压、隔离灵活；劣势是电路复杂、纹波较高（需额外滤波）、EMI 难控制，适用于手机充电器、电脑电源等通用电子设备。
- 开关电源的调制策略与效率优化
- PWM（脉冲宽度调制）：固定频率，调节脉冲宽度，中重载效率高、纹波稳定，轻载因开关次数不变导致效率低。
- PFM（脉冲频率调制）：固定脉冲宽度，调节频率（轻载降频），减少开关次数以提升轻载效率，可能产生低频噪声。
- PSM（脉冲跨周期调制）：轻载时跳过部分周期，进一步降低损耗，超轻载效率优于 PFM，输出波动略大。
- 优化策略：采用 “PWM+PFM/PSM” 混合模式，中重载用 PWM 保证稳定，轻载切换至 PFM/PSM 降低开关损耗，实现全负载高效率，以下摘自一个电源芯片的规格书，其明确了支持PWM+PFM。
- 电源的隔离与抗干扰设计
- 隔离本质：通过变压器、光耦等切断输入与输出的直接电气连接。
- 核心作用：
- 安全防护（如医疗设备避免触电）。
- 抗干扰：阻断共模干扰（切断地线环路噪声路径），通过变压器设计（屏蔽层、漏感）衰减差模干扰。
- 适用场景：医疗设备、工业控制、通信系统等对安全性和抗干扰要求高的领域。
- PWM : Pulse width modulation， 脉冲宽度调制
- PFM : Pulse frequency modulation，脉冲频率调制
- PSM : Pulse skip modulation ， 脉冲跨周期调制
- SMPS : Switch mode power supply, 开关电源
The SMPS IC is based on a fixed frequency, pulse width modulation controller using synchronous rectification to obtain highest efficiency. At low load currents, the converter enters Power Save Mode to maintain high efficiency over the complete load current range. There is a PFM/PWM pin that allows the user to choose between automatic PFM/PWM mode operation and forced PWM operation. During PWM mode a fixed-frequency of typically 2.5 MHz is used.
