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PFM电压模式控制

在PFM调制方式中，误差放大器的输出电压Vea用来改变压控振荡器的频率，从而产生固

定占空比的驱动脉冲，如图1，为通用的电源管理芯片内部的振荡器，振荡器的频率由下式

决定：

（1）

将RT变成一个由输出电压控制的可变电阻，即可实现PFM调制；下面分别介绍由通用电

压型控制芯片和专用的LLC电压型控制芯片实现PFM的电路。

图1通用电源控制芯片的内部振荡器

1.由通用的电压控制芯片实现LLC的PFM控制，通用电源控制芯片很多，如：SG3525，

TL494等系列，下面以TL494说明PFM调制的具体实现方法：

图2TL494内部结构示意图

图3TL494的PFM电压模式控制实现

如图2，图3，由R4，R5从基准电压VF处分压，使得占空比始终保持为将近50%，

频率调节过程如下：

输出功率Po↑,即负载阻抗RL↓，导致输出电流Io↑,从而输出电压Vo↓,VF↓,电流型误

差比较器的输出IJ↓，光耦原边电流ID↓，光耦副边A到GND的等效阻抗Req↑，从而连

接与RT端口的总阻抗↑，根据式（1）可知，振荡器的振荡频率ft↓,此时

LLC网络的直流增益M增大，从而输出电压增大，达到稳压的目的。

2.由于LLC拓扑的应用越来越广泛，很多公司开发了专用的LLC的电源管理芯片，但

这些芯片无一例外的都采用电压模式控制方式，即将输出电压反馈后控制振荡器的频率，下

面以ST的L6599为例说明其PFM实现方法：

图4L6599内部结构示意图

图5L6599的PFM电压模式控制实现

由图4，图5可以看出，专用芯片L6599的PFM实现方法和采用TL494及分立元件

电路一样，通过输出电压调整RFmin脚的等效阻抗，从而改变振荡器的振荡频率；为了保

证LLC电路的稳定运行，L6599芯片增加了很多保护功能：

（1）槽路过电流保护，通过在Cs端的电压采样，由电容C13分压，将原边平均电

流信号送入第6脚ISEN脚，并且在其内部设置0.8V和1.5V两级保护，分别

启动软起电容放电以及关闭芯片；

（2）空载与轻载保护，通过第5脚STBY检测到输出电压过高时，启动打嗝保护输

出模式；

（3）软起，通过连接在第4脚RFmin和第1脚Css之间的R20和C14进行开机软

起，以及故障后的软起，避免起动时的过电压；

（4）网压波动保护，通过第7脚LINE脚检测输入端的网压变化，网压过低过高时，

重新软起或者关闭芯片输出；

（5）另外还可以通过第8脚的DIS控制芯片的关闭。

从专用芯片L6599的多重保护功能可以看出，LLC谐振变换器的电压控制方式的缺陷

和局限性：

（1）电压模式的采样点是输出电容Co的正端，其采样信号为几个周期的电压平均

值，其采样信号不能反映电压的及时性；

（2）电压模式控制法不对电流进行控制，当然有多种通过辅助电路实现限流的方法，

如通过检测过流使脉冲宽度缩窄或使脉冲立即终止等，但是这些方法也不是及

时的，总会有几个周期的延时，这会导致开关管或者整流管的过渡损耗和过大

的电流电压尖峰；

（3）电压模式对于输入网压的变化没有相应的调整措施，当输入网压变化时，变压

器，整流管，滤波电容，输出电压采样，误差放大器放大，延时以后才能通过