脈沖寬度調(diào)制(PWM)的基本術(shù)語

脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 的良好定義就在名稱本身。為了更好地理解 PWM 是什么，讓我們首先看一些基本術(shù)語。

微控制器是基于二進(jìn)制信號(hào)的智能數(shù)字元件。二進(jìn)制信號(hào)的最佳表示是方波(高低電平)。下圖解釋了與方波信號(hào)相關(guān)的基本術(shù)語。

如上圖所示，PWM 信號(hào)中要注意的重要一點(diǎn)是時(shí)間周期和頻率始終是固定的。只有脈沖 ON的 時(shí)間和 OFF的 時(shí)間(占空比)不同。通過這種技術(shù)，我們可以調(diào)制給定的電壓。方波信號(hào)和 PWM 信號(hào)之間的一個(gè)區(qū)別是方波信號(hào)具有相同的 ON 和 OFF 時(shí)間(50% 占空比)，而 PWM 信號(hào)具有可變占空比. 方波可以看作是占空比為 50%(ON 時(shí)間 = OFF 時(shí)間)的 PWM 信號(hào)的特例。

給定 50V 的電源電壓，如果負(fù)載需要 40V，從 50V 中產(chǎn)生 40V 的好方法是實(shí)施降壓斬波器。斬波器需要一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，該觸發(fā)信號(hào)必須是一個(gè) PWM 信號(hào)來打開和關(guān)閉晶閘管。該 PWM 信號(hào)可以很容易地由具有定時(shí)器單元的微控制器生成。使用 50v 電源的晶閘管產(chǎn)生 40v 的 PWM 信號(hào)的要求是，ON 時(shí)間 = 400ms，OFF 時(shí)間 = 100ms(假設(shè) PWM 信號(hào)的周期為 500ms)。

通俗地說，基本上，晶閘管作為開關(guān)操作。在降壓斬波器中，負(fù)載通過晶閘管從電源獲取電流。當(dāng)晶閘管處于OFF狀態(tài)時(shí)，負(fù)載不連接到源極，當(dāng)晶閘管處于ON狀態(tài)時(shí)，負(fù)載連接到源極。開啟和關(guān)閉晶閘管的這項(xiàng)工作是由 PWM 信號(hào)完成的。PWM 信號(hào)為高(ON) 的時(shí)間周期百分比稱為信號(hào)的占空比。如果占空比為 100%，則波形變?yōu)楹愣?DC。

因此，可以使用以下公式計(jì)算占空比：

通過使用上述公式，我們可以從總電源電壓中計(jì)算出我們想要的所需電壓的 tON的百分比與從電源獲取的電壓量成正比。在上面提供的示例中，如果我們想要從 50 伏電源獲得 40 伏電壓，這可以通過占空比為 80% 的降壓斬波器來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)?50 的 80% 是 40。

示例應(yīng)用：

在頻率為 50Hz 時(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)占空比為 60% 的 PWM 波。 產(chǎn)生的 PWM 波將是：

脈沖寬度調(diào)制的最佳應(yīng)用之一是使用 PWM 進(jìn)行電機(jī)速度控制。

這種修改脈沖寬度以獲得所需占空比的技術(shù)稱為“脈沖寬度調(diào)制”。