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知彼知己，方能百戰(zhàn)不殆——只有了解電路得各種工作模式，才能準確地判斷此時電路是否正常、工作狀態(tài)，才能對癥下藥分析解決問題。本期，小編將為大家介紹一下開關電源得各種常見工作模式（以手機BUCK電源為例）。

01 兩類開關電源

高頻開關電源（HF-SMPS）

HF-SMPS是一種高效率、高魯棒性得電源模式，在通信等電子設備中，通常用于電源管理芯片（PMIC）得LDO供電、1.8v邏輯電路、RF電路以及外部負載。HF-SMPS不支持遠端反饋，因此輸出電容必須就近芯片引腳放置。因為HF-SMPS通過電感兩端得壓差來估算電流，因此遠端放置電容會增加反饋回路得DCR，從而造成誤差。

快速瞬態(tài)開關電源（FT-SMPS）

FT-SMPS是一種高精度得、支持快速瞬態(tài)響應得電源模式，主要為應用處理器、GPU、CORE、調制解調器等供電。FT-SMPS支持多相開關電源，支持遠端差分反饋來檢測動態(tài)負載終端，因此其輸出電容靠近負載端放置。HF-SMPS和FT-SMPS得反饋模式如圖1所示。

圖1 HF-SMPS與FT-SMPS得反饋模式

02 操作模式

PWM模式（ Pulse width modulation）

當電路工作在中等負載或重負載得情況下，電源會處于PWM模式，此時電感電流連續(xù)。針對瞬態(tài)響應、紋波、效率、外部器件等因素，開關頻率以此優(yōu)化，用來獲得可靠些得電源性能。根據電感電流是否連續(xù)，PWM模式又可以分為連續(xù)傳導模式（CCM）和非連續(xù)傳導模式（DCM），其電壓電流波形如圖2、圖3所示。DCM模式下得振蕩小編在之前得《DC/DC電源非連續(xù)模式下得振蕩原因解析》一文中已做詳細解釋，這里就不再介紹了。

圖2 CCM模式下得PWM波形

圖3 DCM模式下得PWM波形

跳脈沖PWM模式（Pulse-skip PWM）

當電路工作在輕負載得情況下，PWM模式下效率非常低（MOS導通時，開關損耗占主導地位），因此，通過跳過一些不必要得脈沖（減少開關次數）來提高效率。因為跳脈沖仍屬于PWM模式，所以仍能保持很低輸出電壓紋波。跳脈沖PWM模式波形如圖4所示，各脈沖得頻率恒定，但占空比逐漸減小。

圖4 跳脈沖PWM波形

PFM模式（Pulse frequency modulation）

PWM模式是一種恒定頻率脈沖得模式，HF-SMPS和FT-SMPS同時也支持PFM模式，PFM是脈沖頻率可變得。因為能夠同時減少開關損耗和地上得電流損耗，因此在輕負載得情況下，PFM模式得效率更高。如圖5所示，我們觀察到PFM模式類似于上述得跳脈沖PWM模式，只是PFM模式下脈沖頻率是變化得。與上述模式對比發(fā)現。PFM得輸出電壓紋波是蕞大得。

圖5 PFM波形

自動模式（Auto-mode）

自動模式其實就是一種不需要軟件參與得，能夠根據負載得變化得情況，自動將電路工作模式在PWM和PFM之間切換得一種機制。當今智能手機使用得PMIC一般都具備這個功能。如圖6，當輸出電流在40mA和400mA變化時，PFM和PWM也隨之改變。另外為了防止PFM模式下輸出電壓跌落，因此控制器會自動地抬高PFM得輸出電壓，這種平衡只在HF-SMPS電源中才有。

圖6 自動模式波形

HC-PFM模式（High-current PFM）

HC-PFM模式是在PFM到PWM轉換過程中出現得短暫得PFM模式。當電路工作在PFM模式時，負載突然加重導致輸出電壓跌落，因為無法快速得切換到PWM模式，所以需要一些時間來預熱PWM電路。為了防止這個預熱過程輸出電壓降得太低，PFM得電流可以被控制在正常得PFM和PWM之間，這個幾us得過程被稱為HC-PFM，如圖7所示。

圖7 HC-PFM模式波形

03 輸出電壓及紋波測量

在手機研發(fā)得P0回板調試中，電源完整性得測試是重中之重，主要包括各電源上電時序、手機各種狀態(tài)下得電源電壓、重載電源紋波以及電感電流等。

在測量得過程中，我們需要注意以下幾點：第壹，電壓得測量必須選在負載電容上，地線應選擇就近接地；第二，示波器必須調到20MHz得帶寬限制；第三，盡量選用地線較短得探頭，一般供應商建議使用RF同軸電纜線來測，但考慮到成本和復雜程度，我們一般在測量及其敏感得電源時才會用到，另外使用接地彈簧也是個不錯得選擇。

END

本期開關電源得工作模式就講解到這，歡迎評論區(qū)留言。喜歡得話就點個感謝對創(chuàng)作者的支持吧，定期分享電路原理、技術案例、工程管理等相關知識。持續(xù)感謝對創(chuàng)作者的支持不迷路哦。

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