BUCK转换器轻载下的三种工作模式：PSM、PFM与FCCM

BUCK转换器轻载下的三种工作模式：PSM、PFM与FCCM

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_44634860/article/details/142692541

脉冲跳跃模式PSM（DCM的一种）

PSM工作原理

• 当负载电流低于PSM阈值电流时，输出电压会升高，但是开关频率不会改变；
• 当输出电压高于正常输出电压的1.5%时，DCDC转换器的两个NMOS开关都会断开，进入空闲模式；此时由输出电容Cout放电，直到输出电压Vout下降到正常的输出电压水平；
• 当输出电压Vout恢复到正常的输出电压后，控制器会再次驱动开关，开启新的开关周期； 当负载电流再次低于PSM模式阈值电流时，上述过程会重复进行；

PSM特性

• 在非空闲模式下，开关频率保持恒定；
• 在空闲模式下，开关频率会发生跳跃（表现为一段有脉冲、一段无脉冲的状态），此时由输出电容Cout供电；
• 优点：在轻载条件下具有较高的效率；开关频率保持不变；
• 缺点：输出电压纹波较大；存在突发性的开关行为，可能产生较大的电磁干扰；

脉冲频率调制模式PFM（DCM的一种）

PFM工作原理

• 当DCDC转换器的功率开关闭合时，输入电容器会被充电至略高于其调节点的电压水平；
• 当功率开关断开时，电感和输出电容会为负载持续供电；
• 电感和输出电容会持续为负载供电，直到电感电流降至零，此时只剩下输出电容为负载供电（即进入休眠状态）；
• 当输出电容的电量不足以支撑负载供电，导致输出电压低于目标值时，功率开关会重新打开，为电感和输出电容充电，当充电电压略高于其调节点时，一个新的开关周期开始，上述过程会重复进行；

PFM特性

• 在PFM模式下，每个充电时间是固定的，但在不同负载条件下，休眠时间是可变的；
• 在重载条件下，由于需要频繁地为负载供电，休眠时间较短，因此开关周期较短，开关频率较高；
• 在轻载条件下，由于负载需求较低，休眠时间较长，因此开关周期较长，开关频率较低；
• 优点：在轻载条件下具有较高的效率；
• 缺点：输出电压纹波较大；存在突发性的开关行为，可能产生较大的电磁干扰；开关频率的变化对滤波电路的设计有一定要求；

强制连续电流模式FCCM（CCM的一种）

FCCM工作原理

• 在FCCM模式下，开关频率保持恒定，即使在轻载条件下，电感电流也不会降至零，而是以反方向流动；

FCCM特性

• 优点：在所有负载条件下都能保持较低的输出电压纹波，适用于对纹波要求严格的场景；由于没有突发性的开关行为，因此适用于对电磁干扰要求严格的场景；
• 缺点：由于开关频率保持不变，且没有脉冲跳跃，与PFM和PSM相比，开关损耗更大；此外，电感中始终存在电流（即使是反方向流动的电流也会产生损耗），因此整体效率较低；