开关电源的概念和控制方式（开关电源性能的一些概念）

简单构造的升压电荷泵

无需复杂的自举式电路，以开关、电容器、二极管构成的升压电荷泵，已经成为现代电子设计中的核心组件。这种构造通过利用开关电压（VIN）和内部电压，驱动上侧Nch MOSFET的栅极。

Nch MOSFET的优势

Nch MOSFET（N型金属氧化物半导体场效应管）的导通电阻较低，这不仅有助于提高效率，而且其价格相对较为亲民。当需要使上侧晶体管为Nch MOSFET时，其VGS（栅源电压）必须高于漏极电压。内部电路使用的内部电源电压可能不足以驱动上侧Nch MOSFET，通过升压电荷泵产生的高电压至关重要。这一高电压的产生公式为：上侧栅极驱动电源电压＝VIN＋内部电源电压－二极管的VF。

主流电路的选择

近年来，中功率以上的电路输出开关晶体管主流已经转向Nch MOSFET。尽管零件数量有所增加，但效率的重视使其成为一种趋势。为了降低零件数量，外置二极管被纳入IC的类型也成为了一种新的发展。自举电路同样被应用于异步整流型，不仅用于Nch MOSFET，也用于降低使用双极性NPN晶体管类型的饱和电压。

开关稳压器的反馈控制方式

开关稳压器的输出电压需要保持稳定。为了实现这一点，需要将输出电压反馈至控制电路。主要的反馈控制方式包括电压模式控制、电流模式控制以及迟滞控制（纹波控制）。

电压模式控制是最基本的方式，其优点在于纯电压的反馈环路可进行较简单的控制、ON时间可缩短、抗噪和抗干扰性能好。但其缺点在于相位补偿电路设计较为复杂。电流模式控制则是对电压模式控制的改良，通过检测电路电感电流或晶体管的电流来进行控制。其优点在于反馈环路的稳定性高，负载瞬态响应速度快。迟滞控制则是一种针对需要更高速负载瞬态响应的负载，如CPU、FPGA等电源要求而开发的方式，其优点在于瞬态响应极为高速，无需相位补偿。

开关稳压器的电压控制

开关稳压器通过开关输入电压，即ON/OFF状态，来产生所需的输出电压。其中PWM控制（脉冲宽度调制）是最普通的电压控制方式。在恒定周期下，通过调整开关的ON时间来截取符合输出所需功率的部分。PWM控制的优点在于频率恒定，可预测产生的开关噪声，且滤波器处理容易。

简单的构造如开关、电容器、二极管构成的升压电荷泵，在电子设计中发挥着关键的作用。通过对Nch MOSFET的应用以及对不同控制方式的深入理解，我们可以更有效地设计和优化电子电路，以满足不同的性能和效率需求。在开关电源性能时，我们需要注意其背后的工作原理和特性。开关电源中的两种主要控制模式PWM（脉冲宽度调制）和PFM（脉冲频率调制）各有其优缺点。为了更好地理解这两种模式，我们必须深入了解它们在不同负载条件下的表现。

关于PWM控制模式。在轻负载时，由于开关次数恒定，开关损耗成为主要损耗，效率显著降低。频率保持不变，这使得噪声难以过滤，特别是在频率进入可听范围时，可能会对音响设备的信噪比（S/N）造成影响。在重负载时，PWM控制相对稳定，易于操作。

接下来是PFM控制模式。在PFM控制下，开关电源的工作方式是根据负载情况动态调整开关频率。轻负载时，频率会降低，开关次数减少，开关损耗也相应减少，从而维持高效率。这无疑是一个显著的优势。这种模式的缺点在于频率不稳定，导致噪声滤波困难，有可能进入可听范围，对音响设备造成影响。

为了更好地利用两种模式的优点，一些IC设计在稳定工作状态下采用PWM模式，而在轻负载时则转为PFM模式以维持效率。这种策略旨在实现高效、稳定的电源管理。

PWM和PFM是开关电源中的两种重要控制模式。它们各有优点和缺点，需要根据实际应用场景和需求进行权衡和选择。在选择合适的控制模式时，我们需要考虑负载条件、噪声滤波、效率以及操作便利性等因素。开关电源专业术语的理解对于深入和研究这一领域也至关重要。通过这些概念，我们能够更好地理解开关电源的工作原理、性能特点以及优化策略。