Pulzně-frekvenční modulace - Pulse-frequency modulation

Pulzně-frekvenční modulace ( PFM ) je metoda modulace pro reprezentaci analogového signálu s použitím pouze dvou úrovní (1 a 0). To je analogické s pulzní šířková modulace (PWM), ve kterém je velikost analogový signál je zakódován v pracovním cyklu části obdélníkové vlny . Na rozdíl od PWM, kde se šířka čtvercových pulzů mění při konstantní frekvenci , PFM fixuje šířku čtvercových pulzů při změně frekvence . Jinými slovy, frekvence pulzního sledu se mění v souladu s okamžitou amplitudou modulačního signálu v vzorkovacích intervalech. Amplituda a šířka pulzů je udržována konstantní.

Aplikace

PFM je metoda kódování analogových signálů do sledů čtvercových pulsů, a proto má širokou škálu aplikací. Při navrhování elektroniky při práci s nestálými frekvencemi existují praktické obtíže, jako jsou efekty přenosového vedení v rozložení desky a výběr magnetických komponent, takže se obecně dává přednost režimu PWM. Existují však vybrané případy, ve kterých je režim PFM výhodný.

Převaděče Buck

Režim PFM je běžná technika pro zvýšení efektivity přepínání DC-DC převodníků ( Buck Converters ) při řízení lehkých zátěží.

Při středním až vysokém zatížení má stejnosměrný odpor spínacích prvků měniče převahu v celkové účinnosti převaděče Buck . Při napájení lehkých zátěží se však účinky stejnosměrných odporů snižují a ztráty AC v induktoru, kondenzátoru a spínacích prvcích hrají v celkové účinnosti větší roli. To platí zejména v režimu diskontinuálního režimu, ve kterém proud induktoru klesne pod nulu, což má za následek vybití výstupního kondenzátoru a ještě vyšší spínací ztráty.

Provoz v režimu PFM umožňuje snížit spínací frekvenci a regulační metodu, která zabrání poklesu proudu induktoru při nízkém zatížení. Namísto použití čtvercových pulzů různé šířky na induktor se používají čtvercové pulzní vlaky s pevným 50% pracovním cyklem k nabití induktoru na předem definovanou mez proudu a poté vybití proudu induktoru na, ale ne pod, nulu. Frekvence těchto pulzních sledů se poté mění tak, aby produkovala požadované výstupní napětí pomocí kondenzátoru výstupního filtru.

To umožňuje řadu úspor při přepínání ztrát. Induktoru jsou dány známé úrovně špičkového proudu, který při pečlivém výběru s ohledem na saturační proud může snížit spínací ztráty v jeho magnetickém jádru. Vzhledem k tomu, že proud induktoru nikdy nesmí klesnout pod nulu, není kondenzátor výstupního filtru vybitý a nemusí být nabíjen při každém spínacím cyklu, aby bylo udrženo správné výstupní napětí.

To vše se děje na úkor výstupního napětí a zvlnění proudu, které se zvyšuje v důsledku snížení spínací frekvence a mezery mezi sledy pulzů.

Viz také

Reference

  • Lenk, John D. (1999). „Příručka pro řešení potíží s okruhy“ str. 242. McGraw-Hill, New York

externí odkazy