Modulacja częstotliwości impulsów

Modulacja częstotliwości impulsów ( PFM ) to metoda modulacji służąca do reprezentowania sygnału analogowego przy użyciu tylko dwóch poziomów (1 i 0). Jest to analogiczne do modulacji szerokości impulsu (PWM), w której wielkość sygnału analogowego jest kodowana w cyklu pracy fali prostokątnej . W przeciwieństwie do PWM, w którym szerokość impulsów kwadratowych zmienia się ze stałą częstotliwością , PFM ustala szerokość impulsów kwadratowych, zmieniając częstotliwość . Innymi słowy, częstotliwość ciągu impulsów zmienia się zgodnie z chwilową amplitudą sygnału modulującego w odstępach próbkowania. Amplituda i szerokość impulsów są utrzymywane na stałym poziomie.

Aplikacje

PFM to metoda kodowania sygnałów analogowych w ciągi impulsów kwadratowych i dlatego ma wiele zastosowań. Istnieją praktyczne trudności w projektowaniu elektroniki podczas pracy z nieustalonymi częstotliwościami, takie jak efekty linii transmisyjnej w układzie płytki i wybór komponentów magnetycznych, więc generalnie preferowany jest tryb PWM. Istnieją jednak wybrane przypadki, w których tryb PFM jest korzystny.

Przetwornice buck

Tryb PFM jest powszechną techniką zwiększania wydajności przełączania przetwornic DC-DC obniżających napięcie ( przetwornic buck ) podczas napędzania małych obciążeń.

Przy średnich i dużych obciążeniach rezystancja DC elementów przełączających przetwornicy buck ma tendencję do dominowania nad ogólną wydajnością przetwornicy buck. Jednak podczas napędzania lekkich obciążeń wpływ rezystancji prądu stałego jest zmniejszony, a straty prądu przemiennego w cewce indukcyjnej, kondensatorze i elementach przełączających odgrywają większą rolę w ogólnej wydajności. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku pracy w trybie nieciągłym, w którym prąd cewki indukcyjnej spada poniżej zera, powodując rozładowanie kondensatora wyjściowego i jeszcze większe straty przełączania [ de ] .

Praca w trybie PFM umożliwia zmniejszenie częstotliwości przełączania oraz metodę sterowania, która zapobiega spadkowi prądu cewki indukcyjnej poniżej zera podczas niewielkich obciążeń. Zamiast przykładać kwadratowe impulsy o różnej szerokości do cewki indukcyjnej, ciągi impulsów kwadratowych ze stałym 50% cyklem pracy są używane do ładowania cewki indukcyjnej do z góry określonego limitu prądu, a następnie rozładowania prądu cewki indukcyjnej do zera, ale nie poniżej zera. Częstotliwość tych ciągów impulsów jest następnie zmieniana w celu wytworzenia pożądanego napięcia wyjściowego za pomocą kondensatora filtra wyjściowego.

Pozwala to na szereg oszczędności związanych ze stratami przełączania. Cewka ma znane poziomy prądu szczytowego, które, jeśli zostaną starannie dobrane pod względem prądu nasycenia, mogą zmniejszyć straty przełączania w rdzeniu magnetycznym. Ponieważ prąd cewki indukcyjnej nigdy nie może spaść poniżej zera, kondensator filtra wyjściowego nie jest rozładowywany i nie musi być ładowany przy każdym cyklu przełączania, aby utrzymać właściwe napięcie wyjściowe.

Wszystko to odbywa się kosztem tętnienia napięcia wyjściowego i prądu, które wzrasta w wyniku zmniejszenia częstotliwości przełączania i odstępu między ciągami impulsów.

Zobacz też

  • Lenk, John D. (1999). „Podręcznik rozwiązywania problemów z obwodami” str. 242. McGraw-Hill, Nowy Jork

Linki zewnętrzne

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Pulse-frequency_modulation&oldid=1091315102 ”