应用篇：PFM控制中每次开关的能量是如何决定的？

限流型PFM与COT控制的区别是什么？单次开关能量的确定方式

开关电源的控制方式中，PWM控制和PFM控制已被广泛使用，PFM控制通过根据负载电流让开关频率波动来实现高效率。此说明虽有助于理解PFM控制的工作原理概述，但并未涉及单次开关的能量供给量是如何确定的。

本文将就PFM控制中单次开关的能量值是如何确定的、及电流型PFM控制与COT控制的区别进行解说

1. 线圈的能量值

通过电感器进行DC/DC的能量供给。首先，让我们来思考线圈中储存的能量值吧！
电流Ipeak流向电感值（L）的电感器时的能量（E）可用以下公式表示。

由此公式可知，电感值（L）越高，线圈电流（Ipeak）越大，线圈中储存的能量就越大。

2. PFM控制的基本工作

PFM控制下，通常通过以下两种方式之一来控制开关时的导通时间及线圈电流。

1. 限流型PFM控制: 控制流经电感器的峰值电流恒定，并让开关频率波动。
2. 固定导通时间控制 (Constant On Time: COT控制): 控制开关元件的导通时间恒定，并让开关频率波动。

2-1.限流型PFM控制

限流型PFM控制下，顾名思义，已控制流经电感器的峰值电流（Ipeak）恒定。

限流型PFM控制工作

• 输出电压下降时，将导通开关元件。
• 电感电流开始上升。
• 电感电流达到设定的峰值电流阈值（IPFM）时，将关断开关元件。
• 开关停止后，输出电压下降时，将再次进行开关动作。
• 重复1～4。

限流型PFM控制进行如上所示的控制，并将线圈的峰值电流控制在IPFM（PFM控制的控制值）。
此时，线圈中储存的能量为

由此公式可知，限流型PFM控制下，电感值越大，单次开关的能量就越大。
此外，如果IPFM不依赖输入或输出电压，那么无论输入或输出电压如何变化，都能提供恒定的开关能量。

２-２． 固定导通时间控制 (Constant On Time: COT控制)

固定导通时间控制（COT控制）下，通过保持开关的导通时间（ton）恒定，控制了单次开关所提供的能量值。

固定导通时间控制（COT控制）工作

• 输出电压下降时，将导通开关元件。
• 电感电流开始上升。
• 经过固定导通时间（ton）后，关断开关元件。
• 开关停止后，输出电压下降时，将再次进行开关动作。
• 重复1～4。

固定导通时间控制（COT控制）进行如上所示的控制，并在固定期间的导通时间（ton）内使开关元件导通。
在固定期间的导通时间（ton）内，对线圈施加电压（V）时的电流增加量(ΔIL）可表示为

在降压型DC/DC中，施加在线圈上的电压为（Vin-Vout），因此可记载为。

基本上，PFM控制下，开始导通（ON）开关元件时，线圈电流为0mA，因此可得：

使用此处求得的Ipeak，计算线圈中储存的能量，可得：

由上述结果可知，与限流型PFM控制不同，电感值越大，单次开关的能量值反而越小。
此外，输入电压波动时，也存在ton因输入电压波动而波动的COT控制，因此单次开关的能量是否因输入电压增加而增减，取决于COT控制方式（ton的确定方式）。

３．结语

作为理解PFM控制详细特性的重要一步，本文就单次开关能量值的确定方式进行了解说。
通过应用这些知识，可计算实际电路中的开关周期和纹波电压等。