基于峰值電流控制的PFM調節原理

PFM控制是固定參考電流Ipref，通過調整工作頻率來穩定輸出電壓。控制原理為：FB電壓通過VCO決定clock時鐘，Clock信號到來Gate置高，Ip電流線性增長，當Vcs等于內部固定Ipref時Gate置低。

在PFM模式下，工作頻率fs與輸出功率為線性關系：

五步法設計變壓器

以經典PSR芯片PN8680M為例，為了滿足CoC V5 Tier 2能效標準，控制芯片采用PFM+PWM混合工作模式。

對于此類芯片，應在PFM段額定功率下設計變壓器，并保證PWM段fs>20kHz，其CC/CV控制原理說明如下：

PN8680M通過采樣變壓器輔助繞組開關波形來捕捉輸出電壓，與內部基準誤差放大后調節開關頻率(重載段)來穩定輸出電壓：

當負載不斷加重，超過了系統的恒流點，PN8680M進入自適應恒流模式，使得Tdmg/Ts=0.5來恒定輸出電流：

根據PN8680M恒流原理可知，變壓器設計時應保證最大占空比Dmax＜0.5。

第一步

確定變壓器匝比n，受Dmax、Vdsmax、Vrrmax三個量限制：

第二步

通過CS電阻設定Ipmax，保證CC點合理，需考慮變壓器耦合系數Kcc：

第三步

確定Lp，計算變壓器原副邊電流有效值，fs小于65kHz（CC/CV轉折點頻率），否則從第一步迭代：

第四步

設定初次級圈數和線徑，電流密度合理、不飽和、可繞制，否則從第一步重新迭代：

第五步

設定供電繞組Na及屏蔽繞組，調整繞制方式，使得VDD電壓在芯片規格之內（推薦值15V）且滿足要求 EMC 。

變壓器設計實例

備注：S3計算時，應考慮反激變換器轉換效率eff，計算出的開關頻率fs更為精準。