DC/DC 電源管理的6種核心模式區別

DC/DC 電源管理核心模式有 6 種，核心區別集中在開關頻率、負載適配性、效率分布和噪聲表現，直接影響應用的功耗、穩定性、EMI 合規性及成本。

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）來穩定輸出電壓，是最基礎的核心模式。

核心區別

• 頻率固定，開關動作規律，輸出紋波小、動態響應快。

• 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量適配負載變化（輕載時脈沖數減少，甚至間歇工作）。

核心區別

• 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，動態響應較慢。

應用影響

• 適合：輕載 / 空載場景（如手機待機、物聯網傳感器）、電池供電設備（追求長續航）。

• 局限：紋波和噪聲較大，不適合對輸出穩定性要求高的重載設備。

三、PWM-PFM 混合模式

定義

自動根據負載切換 PWM 和 PFM 模式：重載時用 PWM 保證穩定性，輕載時切換 PFM 降低功耗。

核心區別

• 兼顧重載穩定性和輕載節能，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 基礎上的優化模式，開關頻率在一定范圍內動態變化，而非固定值。

核心區別

• 頻率分散，EMI（電磁干擾）頻譜更寬，避免單一頻率的 EMI 峰值。

• 輕載效率優于固定 PWM，噪聲表現介于 PWM 和 PFM 之間。

應用影響

• 適合：EMI 敏感場景（如醫療設備、汽車電子）、需要兼顧輕載效率和合規性的產品。

• 局限：可能產生音頻噪聲，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

開關管持續導通（占空比 100%），無開關動作，近似低壓差穩壓（LDO-like）特性。

核心區別

• 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：開關管持續導通散熱壓力大，高負載下需加強散熱設計。

六、突發（Burst）模式

定義

輕載時開關管集中 “爆發” 幾組脈沖后休眠，通過休眠周期減少開關損耗，是 PFM 的進階優化版。

核心區別

• 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

模式

核心優勢

核心劣勢

優先應用場景

PWM	紋波小、響應快、重載穩	輕載效率低	工業設備、音頻 / 射頻設備
PFM	輕載節能、結構簡單	紋波大、響應慢	物聯網傳感器、電池待機設備
PWM-PFM 混合	寬負載高效、兼顧穩 / 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、輕載優于 PWM	可能有音頻噪聲	醫療設備、汽車電子、EMI 敏感產品
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	超輕載極致節能	紋波大、電壓波動	穿戴設備、超低功耗傳感器

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