知彼知己@@，方能百战不殆@@——只有了解电路@@的@@各种工作模式@@@@，才能准确的@@判断此时电路@@是否正常@@、工作状态@@，才能对症下药分析解决问题@@。这里@@，小编将为大家介绍一下开关电源的@@各种常见工作模式@@@@（以手机@@BUCK为例@@）。
1、 两类开关电源@@
高频开关电源@@（HF-SMPS）
HF-SMPS是一种高效率@@@@、高鲁棒性的@@电源模式@@@@，在通信等电子@@设备@@中@@，通常用于电源管理芯片@@（PMIC）的@@LDO供电@@、1.8v逻辑电路@@@@、RF电路@@以及外部负载@@。HF-SMPS不支持远端反馈@@，因此@@输出电容必须就近芯片引脚放置@@。因为@@HF-SMPS通过电感两端的@@压差来估算电流@@，因此@@远端放置电容会增加反馈回路的@@@@DCR，从而造成误差@@。
快速瞬态开关电源@@（FT-SMPS）
FT-SMPS是一种高精度的@@@@、支持快速瞬态响应的@@电源模式@@@@，主要为应用处理器@@、GPU、CORE、调制解调器等供电@@@@。FT-SMPS支持多相开关电源@@，支持远端差分反馈来检测动态负载终端@@，因此@@其输出电容靠近负载端放置@@。HF-SMPS与@@FT-SMPS的@@反馈模式@@@@如图@@@@@@1所示@@。
图@@1 HF-SMPS与@@FT-SMPS的@@反馈模式@@@@
2、操作模式@@@@
PWM模式@@（ Pulse width modulation）
当电路@@工作在@@中等负载或@@重负载的@@情况下@@，电源会处于@@PWM模式@@，此时电感电流连续@@。针对瞬态响应@@、纹波@@、效率@@、外部器件等因素@@，开关频率以此优化@@，用来获得最佳的@@电源性能@@。根据电感电流是否连续@@，PWM模式@@又可以分为连续传导模式@@@@（CCM）和@@非连续传导模式@@@@（DCM），其电压电流波形@@如图@@@@@@2、图@@3所示@@。DCM模式@@下的@@@@振荡小编在之前的@@@@《BUCK电源振荡原理@@》一文中已做详细解释@@，这里@@就不再介绍了@@。
图@@2 CCM模式@@下的@@@@PWM波形@@
图@@3 DCM模式@@下的@@@@PWM波形@@
跳脉冲@@PWM模式@@（Pulse-skip PWM）
当电路@@工作在@@轻负载的@@情况下@@，PWM模式@@下效率@@非常低@@（MOS导通时@@，开关损耗占主导地位@@），因此@@，通过跳过一些不必要的@@脉冲@@（减少开关次数@@）来提高@@效率@@@@。因为@@跳脉冲@@仍属于@@PWM模式@@，所以仍能保持很低输出电压纹波@@@@。跳脉冲@@PWM模式@@波形@@@@如图@@@@@@4所示@@，各脉冲的@@频率恒定@@，但占空比逐渐减小@@。
图@@4 跳脉冲@@PWM波形@@
PFM模式@@（Pulse frequency modulation）
PWM模式@@是一种恒定频率脉冲的@@模式@@@@，HF-SMPS和@@FT-SMPS同时也支持@@PFM模式@@，PFM是脉冲频率可变的@@@@。因为@@能够同时减少开关损耗和@@地上的@@电流损耗@@，因此@@在轻负载的@@情况下@@，PFM模式@@的@@效率@@更高@@。如图@@@@5所示@@，我们观察到@@@@PFM模式@@类似于上述的@@跳脉冲@@@@PWM模式@@，只是@@PFM模式@@下脉冲频率是变化的@@@@。与@@上述模式@@对比发现@@。PFM的@@输出电压@@纹波@@是最大的@@@@。
图@@5 PFM波形@@
自动模式@@@@（Auto-mode）
自动模式@@@@其实就是一种不需要软件参与@@的@@@@，能够根据负载的@@变化的@@情况@@，自动将电路@@工作模式@@在@@PWM和@@PFM之间@@切换的@@一种机制@@。当今智能手机使用的@@@@PMIC一般都具备@@这个功能@@。如图@@@@6，当输出电流在@@40mA和@@400mA变化时@@，PFM和@@PWM也随之改变@@。另外为了防止@@PFM模式@@下输出电压跌落@@，因此@@控制器会自动地抬高@@PFM的@@输出电压@@，这种平衡只在@@HF-SMPS电源中才有@@。
图@@6 自动模式@@@@
HC-PFM模式@@（High-current PFM）
HC-PFM模式@@是在@@PFM到@@PWM转换过程中出现的@@短暂的@@@@PFM模式@@。当电路@@工作在@@PFM模式@@时@@，负载突然加重导致输出电压跌落@@，因为@@无法快速的@@切换到@@@@PWM模式@@，所以需要一些时间来预热@@PWM电路@@。为了防止这个预热过程输出电压将的@@太低@@，PFM的@@电流可以被控制在正常的@@@@PFM和@@PWM之间@@，这个几@@us的@@过程被称为@@HC-PFM，如图@@@@7所示@@。
图@@7 HC-PFM模式@@波形@@@@
3、 输出电压及纹波@@的@@测量@@
在手机研发的@@@@P0回板调试中@@，电源完整性的@@测试是重中之重@@，主要包括各电源上电时序@@、手机各种状态下的@@电源电压@@、重载电源纹波@@以及电感电流等@@。
在测量的@@过程中@@，我们需要注意以下几点@@：第一@@，电压的@@测量必须选在负载电容上@@，地线应选择就近接地@@；第二@@，示波器必须调到@@@@20MHz的@@带宽限制@@；第三@@，尽量选用地线较短的@@探头@@，一般供应商建议使用@@RF同轴电缆线来测@@，但考虑到@@成本和@@复杂程度@@，我们一般在测及其敏感的@@电源时才会用到@@@@，另外使用接地弹簧也是个不错的@@选择@@。