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La modulación por frecuencia de pulso ( PFM ) es un método de modulación para representar una señal analógica utilizando solo dos niveles (1 y 0). Es análoga a la modulación por ancho de pulso (PWM), en la que la magnitud de una señal analógica se codifica en el ciclo de trabajo de una onda cuadrada . A diferencia de la PWM, en la que el ancho de los pulsos cuadrados varía a una frecuencia constante , la PFM fija el ancho de los pulsos cuadrados mientras varía la frecuencia . En otras palabras, la frecuencia del tren de pulsos varía de acuerdo con la amplitud instantánea de la señal moduladora en intervalos de muestreo. La amplitud y el ancho de los pulsos se mantienen constantes.
El PFM es un método de codificación de señales analógicas en trenes de pulsos cuadrados y, por lo tanto, tiene una amplia variedad de aplicaciones. Existen dificultades prácticas en el diseño de la electrónica cuando se trabaja con frecuencias no fijas, como los efectos de la línea de transmisión en el diseño de la placa y la selección de componentes magnéticos, por lo que, en general, se prefiere el modo PWM. Sin embargo, existen casos selectos en los que el modo PFM es ventajoso.
El modo PFM es una técnica común para aumentar la eficiencia de conmutación de convertidores reductores CC-CC ( convertidores Buck ) cuando se accionan cargas ligeras.
En cargas medias a altas, la resistencia de CC de los elementos de conmutación del convertidor reductor tiende a dominar la eficiencia general del convertidor reductor. Sin embargo, cuando se accionan cargas ligeras, los efectos de las resistencias de CC se reducen y las pérdidas de CA en el inductor, el condensador y los elementos de conmutación desempeñan un papel más importante en la eficiencia general. Esto es especialmente cierto en el funcionamiento en modo discontinuo, en el que la corriente del inductor cae por debajo de cero, lo que da como resultado la descarga del condensador de salida y pérdidas de conmutación aún mayores .
El funcionamiento en modo PFM permite reducir la frecuencia de conmutación y utilizar un método de control que evita que la corriente del inductor caiga por debajo de cero durante cargas ligeras. En lugar de aplicar pulsos cuadrados de anchos variables al inductor, se utilizan trenes de pulsos cuadrados con un ciclo de trabajo fijo del 50 % para cargar el inductor hasta un límite de corriente predefinido y luego descargar la corriente del inductor hasta cero, pero sin bajar de él. A continuación, se varía la frecuencia de estos trenes de pulsos para producir el voltaje de salida deseado con la ayuda del condensador de filtro de salida.
Esto permite ahorrar una serie de pérdidas de conmutación. El inductor recibe niveles conocidos de corriente pico que, si se eligen con cuidado en relación con la corriente de saturación, pueden reducir las pérdidas de conmutación en su núcleo magnético. Como la corriente del inductor nunca puede caer por debajo de cero, el condensador del filtro de salida no se descarga y no tiene que recargarse con cada ciclo de conmutación para mantener el voltaje de salida adecuado.
Todo esto se hace a expensas de la tensión de salida y la ondulación de la corriente, que aumenta como resultado de la reducción de la frecuencia de conmutación y la brecha entre trenes de pulsos. [1]