如何根據(jù)相應載荷的變化來調(diào)制晶體管基極或MOS管柵極的偏置

脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方式，根據(jù)相應載荷的變化來調(diào)制晶體管基極或MOS管柵極的偏置，來實現(xiàn)晶體管或MOS管導通時間的改變，從而實現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出的改變。這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用微處理器的數(shù)字信號對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)。廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種脈沖寬度調(diào)制(Pulse width modulation，PWM)技術(shù)，其中包括：相電壓控制PWM、脈寬PWM法、隨機PWM、SPWM法、線電壓控制PWM等，而在鎳氫電池智能充電器中采用的脈寬PWM法，它是把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作為PWM波形，通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化?？梢酝ㄟ^調(diào)整PWM的周期、PWM的占空比而達到控制充電電流的目的。模擬信號的值可以連續(xù)變化，其時間和幅度的分辨率都沒有限制。9V電池就是一種模擬器件，因為它的輸出電壓并不精確地等于9V，而是隨時間發(fā)生變化，并可取任何實數(shù)值。與此類似，從電池吸收的電流也不限定在一組可能的取值范圍之內(nèi)。模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別在于后者的取值通常只能屬于預先確定的可能取值集合之內(nèi)，例如在{0V,5V}這一集合中取值。

模擬電壓和電流可直接用來進行控制，如對汽車收音機的音量進行控制。在簡單的模擬收音機中，音量旋鈕被連接到一個可變電阻。擰動旋鈕時，電阻值變大或變小;流經(jīng)這個電阻的電流也隨之增加或減少，從而改變了驅(qū)動揚聲器的電流值，使音量相應變大或變小。與收音機一樣，模擬電路的輸出與輸入成線性比例。盡管模擬控制看起來可能直觀而簡單，但它并不總是非常經(jīng)濟或可行的。其中一點就是，模擬電路容易隨時間漂移，因而難以調(diào)節(jié)。能夠解決這個問題的精密模擬電路可能非常龐大、笨重(如老式的家庭立體聲設(shè)備)和昂貴。模擬電路還有可能嚴重發(fā)熱，其功耗相對于工作元件兩端電壓與電流的乘積成正比。

PWM 信號中要注意的重要一點是時間周期和頻率始終是固定的。只有脈沖 ON的 時間和 OFF的 時間(占空比)不同。通過這種技術(shù)，我們可以調(diào)制給定的電壓。方波信號和 PWM 信號之間的一個區(qū)別是方波信號具有相同的 ON 和 OFF 時間(50% 占空比)，而 PWM 信號具有可變占空比. 方波可以看作是占空比為 50%(ON 時間 = OFF 時間)的 PWM 信號的特例。

給定 50V 的電源電壓，如果負載需要 40V，從 50V 中產(chǎn)生 40V 的好方法是實施降壓斬波器。斬波器需要一個觸發(fā)信號，該觸發(fā)信號必須是一個 PWM 信號來打開和關(guān)閉晶閘管。該 PWM 信號可以很容易地由具有定時器單元的微控制器生成。使用 50v 電源的晶閘管產(chǎn)生 40v 的 PWM 信號的要求是，ON 時間 = 400ms，OFF 時間 = 100ms(假設(shè) PWM 信號的周期為 500ms)。

通俗地說，基本上，晶閘管作為開關(guān)操作。在降壓斬波器中，負載通過晶閘管從電源獲取電流。當晶閘管處于OFF狀態(tài)時，負載不連接到源極，當晶閘管處于ON狀態(tài)時，負載連接到源極。開啟和關(guān)閉晶閘管的這項工作是由 PWM 信號完成的。PWM 信號為高(ON) 的時間周期百分比稱為信號的占空比。如果占空比為 100%，則波形變?yōu)楹愣?DC。

模擬電路還可能對噪聲很敏感，任何擾動或噪聲都肯定會改變電流值的大小。通過以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。此外，許多微控制器和DSP已經(jīng)在芯片上包含了PWM控制器，這使數(shù)字控制的實現(xiàn)變得更加容易了。

現(xiàn)在的社會發(fā)展離不開電子產(chǎn)品，做電源設(shè)計的工程師天天接觸的就是脈沖寬度調(diào)制(PWM)，脈沖頻率調(diào)制(PFM)，脈沖寬度頻率調(diào)制(PWM-PFM)。然而我們的主題就是PWM與PFM，我看看還有哪些我們需要進一步了解~

開關(guān)電源的控制技術(shù)主要有三種：(1)脈沖寬度調(diào)制(PWM);(2)脈沖頻率調(diào)制(PFM);(3)脈沖寬度頻率調(diào)制(PWM-PFM).

做電源設(shè)計的應該都知道PWM 和PFM 這兩個概念

PWM：脈沖寬度調(diào)制

脈寬調(diào)制PWM是開關(guān)型穩(wěn)壓電源中的術(shù)語。這是按穩(wěn)壓的控制方式分類的，除了PWM型，還有PFM型和PWM、PFM混合型。脈寬寬度調(diào)制式(PWM)開關(guān)型穩(wěn)壓電路是在控制電路輸出頻率不變的情況下，通過電壓反饋調(diào)整其占空比，從而達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

PFM： 脈沖頻率調(diào)制

一種脈沖調(diào)制技術(shù)，調(diào)制信號的頻率隨輸入信號幅值而變化，其占空比不變。由于調(diào)制信號通常為頻率變化的方波信號，因此，PFM也叫做方波FM。PWM是頻率的寬和窄的變化,PFM是頻率的有和無的變化, PWM是利用波脈沖寬度控制輸出,PFM是利用脈沖的有無控制輸出.

其中PWM是目前應用在開關(guān)電源中最為廣泛的一種控制方式，它的特點是噪音低、滿負載時效率高且能工作在連續(xù)導電模式，現(xiàn)在市場上有多款性能好、價格低的PWM集成芯片;PFM具有靜態(tài)功耗小的優(yōu)點，但它沒有限流的功能也不能工作于連續(xù)導電方式。

與PWM相比，PFM的輸出電流小，但是因PFM控制的DC/DC變換器在達到設(shè)定電壓以上時就會停止動作，所以消耗的電流就會變得很小。因此，消耗電流的減少可改進低負荷時的效率。PWM在低負荷時雖然效率較遜色，但是因其紋波電壓小，且開關(guān)頻率固定，所以噪聲濾波器設(shè)計比較容易，消除噪聲也較簡單。

若需同時具備PFM與PWM的優(yōu)點的話，可選擇PWM/PFM切換控制式DC/DC變換器。此功能是在重負荷時由PWM控制，低負荷時自動切換到PFM控制，即在一款產(chǎn)品中同時具備PWM的優(yōu)點與PFM的優(yōu)點。在備有待機模式的系統(tǒng)中，采用PFM/PWM切換控制的產(chǎn)品能得到較高效率。

總結(jié)：通過學習可以對PWM和PFM進一步了解，從此工作中可以避免彎路。希望大家在學習過程中不斷積累，為我們的脈沖寬度調(diào)制技術(shù)做出自己的貢獻。