DC/DC 電源管理的6種核心模式區(qū)別
關鍵詞： DC/DC電源管理 PWM模式 PFM模式 PWM-PFM混合模式 跳頻模式
DC/DC 電源管理的6種核心模式區(qū)別
DC/DC 電源管理核心模式有 6 種，核心區(qū)別集中在開關頻率、負載適配性、效率分布和噪聲表現(xiàn)，直接影響應用的功耗、穩(wěn)定性、EMI 合規(guī)性及成本。
一、脈沖寬度調制（PWM）模式
定義
開關頻率固定，通過調整開關管導通時間（占空比）來穩(wěn)定輸出電壓，是最基礎的核心模式。
核心區(qū)別
頻率固定，開關動作規(guī)律，輸出紋波小、動態(tài)響應快。
重載時效率高，但輕載時開關損耗占比大，效率下降明顯。
應用影響
適合：重載場景（如工業(yè)設備、服務器）、對噪聲敏感的設備（音頻 / 射頻設備）。
局限：輕載待機功耗高，不適合電池供電的低功耗產(chǎn)品。
二、脈沖頻率調制（PFM）模式
定義
開關頻率不固定，導通時間基本不變，通過調整脈沖輸出數(shù)量適配負載變化（輕載時脈沖數(shù)減少，甚至間歇工作）。
核心區(qū)別
頻率隨負載降低而減小，輕載時開關損耗極低。
輸出紋波比 PWM 大，動態(tài)響應較慢。
應用影響
適合：輕載 / 空載場景（如手機待機、物聯(lián)網(wǎng)傳感器）、電池供電設備（追求長續(xù)航）。
局限：紋波和噪聲較大，不適合對輸出穩(wěn)定性要求高的重載設備。
三、PWM-PFM 混合模式
定義
自動根據(jù)負載切換 PWM 和 PFM 模式：重載時用 PWM 保證穩(wěn)定性，輕載時切換 PFM 降低功耗。
核心區(qū)別
兼顧重載穩(wěn)定性和輕載節(jié)能，是 “全能型” 模式，無明顯短板。
存在模式切換閾值，部分場景可能出現(xiàn)輕微紋波波動。
應用影響
適合：寬負載范圍設備（如筆記本電腦、智能家居設備）、對功耗和穩(wěn)定性均有要求的場景。
局限：控制邏輯更復雜，芯片成本略高于單一模式。
四、跳頻（FH）模式
定義
PWM 基礎上的優(yōu)化模式，開關頻率在一定范圍內動態(tài)變化，而非固定值。
核心區(qū)別
頻率分散，EMI（電磁干擾）頻譜更寬，避免單一頻率的 EMI 峰值。
輕載效率優(yōu)于固定 PWM，噪聲表現(xiàn)介于 PWM 和 PFM 之間。
應用影響
適合：EMI 敏感場景（如醫(yī)療設備、汽車電子）、需要兼顧輕載效率和合規(guī)性的產(chǎn)品。
局限：可能產(chǎn)生音頻噪聲，部分對頻率一致性要求高的設備需謹慎。
五、100% 占空比模式
定義
開關管持續(xù)導通（占空比 100%），無開關動作，近似低壓差穩(wěn)壓（LDO-like）特性。
核心區(qū)別
僅適用于輸入電壓（Vin）接近輸出電壓（Vout）的場景，無法降壓。
低壓差下效率高、紋波極小、響應速度快。
應用影響
適合：低壓差場景（如 12V 轉 10V、5V 轉 4.5V）、對紋波和響應速度要求極高的模擬電路供電。
局限：開關管持續(xù)導通散熱壓力大，高負載下需加強散熱設計。
六、突發(fā)（Burst）模式
定義
輕載時開關管集中 “爆發(fā)” 幾組脈沖后休眠，通過休眠周期減少開關損耗，是 PFM 的進階優(yōu)化版。
核心區(qū)別
輕載功耗比 PFM 更低，適合超低壓差、超低功耗場景。
輸出紋波比 PFM 更大，休眠期間可能出現(xiàn)電壓小幅波動。
應用影響
適合：超低壓差設備（如電池末期供電）、極致節(jié)能場景（如穿戴設備、低功耗傳感器）。
局限：紋波和電壓波動大，不適合精密模擬電路或射頻電路。
關鍵差異與應用選擇總結
PWM | 紋波小、響應快、重載穩(wěn) | 輕載效率低 | 工業(yè)設備、音頻 / 射頻設備 |
PFM | 輕載節(jié)能、結構簡單 | 紋波大、響應慢 | 物聯(lián)網(wǎng)傳感器、電池待機設備 |
PWM-PFM 混合 | 寬負載高效、兼顧穩(wěn) / 省 | 模式切換有輕微波動 | 筆記本、智能家居、消費電子 |
跳頻 | EMI 分散、輕載優(yōu)于 PWM | 可能有音頻噪聲 | 醫(yī)療設備、汽車電子、EMI 敏感產(chǎn)品 |
100% 占空比 | 低壓差高效、紋波極小 | 無法降壓、散熱壓力大 | 模擬電路、低壓差精密供電 |
Burst | 超輕載極致節(jié)能 | 紋波大、電壓波動 | 穿戴設備、超低功耗傳感器 |
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