在開關電源（DC-DC）的調制方式領域，脈沖寬度調制（PWM）和脈沖頻率調制（PFM）占據著極為重要的地位。PWM 以固定頻率為基礎，通過改變脈沖寬度（即占空比）來實現輸出調節；而 PFM 則側重于改變開關頻率（可固定脈寬或關斷時間）以達成調控目的。

一、工作原理

PWM（脈寬調制）

PWM 的核心在于固定開關頻率，通過調節脈沖寬度（占空比）來控制輸出電壓。占空比公式為 D = Ton/T，其中 Ton 代表導通時間，T 表示周期。這一調制方式在重負載以及對電壓穩定性要求極高的場景中發揮著關鍵作用。

PFM（脈頻調制）

PFM 的關鍵在于改變開關頻率，即周期可變，通常會保持導通時間 Ton 或關斷時間 Toff 不變。其頻率計算公式為 f = 1/（Ton + Toff），能夠依據負載變化實現動態調整。PFM 特別適用于輕負載和低功耗需求的場景。

二、波形特征

PWM 波形

PWM 波形的顯著特點是周期保持恒定，占空比則會根據負載變化而調整。例如，在重負載條件下占空比會增大，而在輕負載時占空比則會減小。此外，PWM 輸出的紋波相對較小，且噪聲頻率固定。

PFM 波形

PFM 波形的周期并非固定，導通時間固定，頻率會隨負載降低而減少。在輕負載情況下，脈沖間隔會顯著拉長，而當負載加重時，頻率則會相應升高。

三、適用場景

重負載場景

在重負載場景下，PWM 憑借其連續開關特性展現出更高的效率。這種連續性使得電流傳輸保持連續，功率損耗相對穩定，十分契合高負載應用的需求。

然而，PWM 在輕載時存在一個明顯缺點，即開關損耗占比會升高，導致效率顯著下降。

輕負載場景

PFM 在輕負載場景中則更具效率優勢。通過減少開關次數，PFM 能夠有效降低損耗，特別適合低電流需求的情況，如設備的待機狀態。

但 PF M也存在不足之處，在重載時導通損耗會增加，其效率會低于 PWM。

四、優缺點及總結

PWM 和 PFM 的核心差異體現在控制變量的選擇上：PWM 以穩定的頻率為基礎，從而實現效率與噪聲的可控性；PF M則憑借頻率的靈活性來優化輕載功耗。在實際應用中，為了充分發揮兩者的優勢，部分電源芯片會采用一種智能切換策略，即在重載時切換至 PWM 模式，而在輕載時自動啟用 PFM 模式。這種設計能夠在不同負載條件下平衡效率與性能，為電源管理提供了更為優化的解決方案。
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