什么是脉冲频率调制？

　　什么是脉冲频率调制？
　　与其常见的 PWM 类似，脉冲频率调制 技术主要用于将一系列信号（称为模拟值）转换为变化的数字测量值，即使是基本的离散计算机也可以捕获这些测量值。这样，微控制器和工业控制器（如 PLC）就可以使用它，并且仍然可以轻松适应更先进的工业计算机。
　　PWM 与 PFM 的比较
　 PFM 与 PWM 在低范围和高范围信号中的比较。请注意，顶部的 PWM 是固定频率、变化宽度百分比，底部的 PFM 是固定宽度百分比，但频率变化。
　　PFM 与 PWM 有何不同？
　　PWM 和 PFM 之间的主要区别在于，PWM 的脉冲宽度以固定频率变化，因此必须保留一个定时器 来测量脉冲“开启”时间的持续时间，从而得出“占空比”百分比，相当于全压模拟信号的 0-100%。由于信号的频率不变，只有“开启”时间的持续时间会发生变化，因此我们无需计算一秒钟内的周期数，因为它是固定的。
　　相比之下，PFM 概念会改变信号的频率，但每个脉冲保持相同的关闭和开启时间。这种相同的开启/关闭脉冲称为方波脉冲，因此我们无需测量每个脉冲的持续时间。有两种方法可以测量 PFM 信号，这为用例和控制理论提供了一些多样性。
　　测量总脉冲宽度
　　首先，可以使用计时器来测量脉冲的总持续时间，然后以典型的电子数学方式，该脉冲时间的倒数可用于计算频率。
　　测量固定时间内的脉冲计数
　　如果使用计时器测量每个脉冲不切实际或不可能，则可以使用计数器来测量上升或下降时间。计数器将短时间内的脉冲数相加，以提供当前频率的快照。
　　这两种策略（脉冲时间和脉冲计数）都依赖于已知的和频率，这些频率与满量程真实值的 0% 和 100% 相关。频率不得高于硬件计数器能够检测到的频率。
　　PFM 应用于哪些领域？
　　使用 PFM 的主要缺点之一是会干扰附近的应用，因为频率会在一定范围内变化。另一方面，PWM 是固定频率的脉冲，因此可以优化 Hz 以消除对附近传输或控制设备的干扰。
　　因此，与 PWM 相比，PFM 的应用数量很少，但有两种主要应用占据了其主导地位。
　　PCB 上的环形电感器和铁氧体磁芯电感器
   当环形电感和铁氧体磁芯电感在轻负载下以极低的 PWM 占空比使用时，它们会降低电源效率，转而利用 PFM 脉冲。
　　电源
　　首先，开关电源依靠脉冲直流输出，根据负载情况改变输出到负载的功率。这样，重负载可以根据需要获得更恒定的能源供应，而轻负载可以消耗更少的电源功率，从而实现更高效的供电。
　　然而，当典型的 PWM 提供给轻负载时，脉冲的“关闭”时间非常长，因此供电电感能够完全放电，供电电容也可以放电，从而降低效率，因为必须在向负载供电之前对其进行充电。为了防止出现此问题，PFM 模型使用具有相等开/关时间的方波，因此电感永远无法放电，并且电流供应是连续的。
　　PFM 传感器
　　有多家公司开发了仍然使用数字特性的模拟等效测量系统。使用 PFM 和计数边沿转换所消耗的专用处理能力远低于运行连续定时器任务（PWM 所需的能力）。
　　PFM 转换器模块示例
　　在现代系统中，由于纯模拟和 IO-Link 等协议的多样性，PFM 并不被视为模拟信号问题的常见解决方案，但一些应用（例如 Banner Engineering 的 S15C 系统）提供了一种在纯模拟信号和离散开关输出之间进行转换的方法，用于与纯数字控制器接口。
　　PFM 有多常见？
　　再次强调，这种信号切换方法可能不是一种非常常见的脉冲序列方法。PWM 和 PFM 之间的相似之处可能令人困惑，但了解差异有助于理解为什么 PWM 在整个行业的几个关键应用领域得到利用。