1. PWM/PFM/PSM 定义三种控制模式

通常来说﹐开关电源（DC-DC）最常见的调制方法有三种:

• 脉冲宽度调制（PWM）
• 脉冲频率调制（PFM）
• 脉冲跨周期调制（PSM）

在功率集成电路中(PIC:Power Inregrated Circuit)中广泛采用了脉冲跨周期调制模式(PSM,Pulse Skip Modulation),脉冲调宽调制模式(PWM:Pulse Width Modulation)变换效率低，脉冲调频调制模式低(PFM:Pulse Frequency Modulation)随机频谱分布的缺点。

其调制行为的示意图如下图所示

解读一句话：

PWM(频率不变，脉冲宽度不断调整)

PFM(脉冲宽度不变，调节频率)

PSM(频率和脉宽不变，有时没有脉冲)

1.1. PWM方式

顾名思义，它是一个固定的开关周期Ton改变占空比的调制方式。 PWM该方法可称为恒频调宽，即开关频率保持恒定，最常用的调制方法是通过改变驱动信号在每个周期中的比例来实现调制。当输出电压发生变化时，驱动信号的比例会通过环路控制发生变化，从而保持输出电压的恒定。

作为最常用的调制方法，PWM该方法具有控制电路简单、设计实现方便、输出纹波电压小、频率特性好、线性度高、重负荷效率高等优点。PWM是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，再进行数模转换。尽量减少噪声影响。其缺点是，随着负载的减轻，其效率也会下降，尤其是在轻负载的情况下。PWM 由于误差放大器的影响，电路增益和响应速度有限。

1.2. PFM方式

PFM当模式正常工作时，驱动信号的脉冲宽度保持恒定，但脉冲频率发生变化，即所谓的固定宽度调整频率。当输出电压发生变化时，脉冲频率通过环路调整发生变化，从而控制和调整电路。PFM 可分为恒定驱动信号的高电位时间和恒定驱动信号的低电位时间。

模式切换DC-DC电路中，PFM也是常见的调制。这种调制方法的优点是:在轻负荷的情况下，效率很高，频率特性也很好。与外围电路相同 PFM 和 PWM 其峰值效率 PFM 与 PWM 但在峰值效率之前，PFM 效率远高于 PWM 效率，这是 PFM 的主要优势，但是在重负载的情况下，其效率会明显低于PWM而且由于纹波的频谱比较分散，规律性不大，这使得滤波电路的设计非常复杂和困难。

1.3. PSM方式

PSM 该方法可称为固定频率和宽度。驱动信号的频率和宽度保持恒定，但当负载最重时，驱动信号全频工作，当负载较轻时，驱动信号跳过一些开关周期，开关功率管在跨周期内保持关闭状态。当负载发生变化时，通过改变跨周期的数量来调整和控制系统。

与前两种控制方法相比，PSM 该方法在工业上的应用较晚。与之相比。PWM方法，在轻负荷的情况下，PSM效率更高，开关损耗与系统输出功率成正比，与负载变化无关。然而，这种控制方法将使输出电压具有较大的纹波电压，不适用于一些对电源电压精度要求较高的系统。

• PSM输出功率是通过控制开关管是否在一个周期内工作来调节的。

• 稳定后，开关管的平均工作频率，即有效频率f e 由负载决定。

• 如果负载足够大，开关管将在每个周期内工作， 此时，有效频率达到最大工作频率fmax = 1/ T。一般情况下，开关管只在部分周期内导通， 此时有效频率f e 将小于fmax。

• 调制度越大，跳过的周期越多

2. PWM和PFM的优缺点

PWM效率低，负载小。

PFM如果支持输出电流小，电感电流线性上升Ton它是固定的，所以每个周期的峰值电流也是固定的。

PWM纹波电压小，开关频率固定，噪声滤波器设计简单，消除噪声简单。

PWM调制方法占主流。

3. PWM和PFM（或者PSM）配合工作

目前，为了提高从轻载到重载的所有工况的电源效率，一些新的电源控制器同时支持PWM和PFM提供全时效率的两种工作模式。许多电路通常被选择PWM与PFM或者PSM结合确保系统在整个负载范围内具有较高的效率。

若需同时拥有PFM与PWM如果有优势，可以选择PWM/PFM切换控制式DC/DC变换器。

这个功能是在重负荷时通过的PWM自动切换到低负荷控制PFM控制，即在产品中同时存在PWM的优点与PFM的优点。

采用备有待机模式的系统PFM/PWM切换控制产品效率高。PWM/PFM判断ton时间来切换

为什么轻载切换成PFM效率更高。

我们知道开关电源在开关管上的损耗主要分为开关损耗和导通损耗。

当开关管相同时，导通损耗相同，与控制模式无关。

但是在轻载的时候PFM频率下降，单位时间开关次数减少。PWM单位时间的开关次数没有变化。PFM的开关损耗就变小了，所以他的效率更高。（PSM轻载效率高本质跟PFM原来凌特也有同样的定义Burst模式，与PSM界限模糊，基本相同。

进入轻载后，一些电源进入PFM模式会导致开关频率很低，接近20kHz下面，或产生一些低频重量，频率进入人耳可以听到的频率范围，从而导致电源周围不可避免的电感和陶瓷电容器的咆哮。一些桌面设备无法忍受客户体验，开发人员必须增加一些负载，以避免进入轻负荷PFM模式。

上图显示了在低负荷场景下进入节能模式的电源控制器，开关频率为410kHz降低到了138kHz。

这三种控制方法各有优缺点，应根据电路的应用情况合理选择，或选择能够支持多种模式的芯片。