脈沖寬度調制 (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語。
微控制器是基于二進制信號的智能數字元件。二進制信號的最佳表示是方波(高低電平)。下圖解釋了與方波信號相關的基本術語。
如上圖所示,PWM 信號中要注意的重要一點是時間周期和頻率始終是固定的。只有脈沖 ON的 時間和 OFF的 時間(占空比)不同。通過這種技術,我們可以調制給定的電壓。方波信號和 PWM 信號之間的一個區別是方波信號具有相同的 ON 和 OFF 時間(50% 占空比),而 PWM 信號具有可變占空比. 方波可以看作是占空比為 50%(ON 時間 = OFF 時間)的 PWM 信號的特例。
給定 50V 的電源電壓,如果負載需要 40V,從 50V 中產生 40V 的好方法是實施降壓斬波器。斬波器需要一個觸發信號,該觸發信號必須是一個 PWM 信號來打開和關閉晶閘管。該 PWM 信號可以很容易地由具有定時器單元的微控制器生成。使用 50v 電源的晶閘管產生 40v 的 PWM 信號的要求是,ON 時間 = 400ms,OFF 時間 = 100ms(假設 PWM 信號的周期為 500ms)。
通俗地說,基本上,晶閘管作為開關操作。在降壓斬波器中,負載通過晶閘管從電源獲取電流。當晶閘管處于OFF狀態時,負載不連接到源極,當晶閘管處于ON狀態時,負載連接到源極。開啟和關閉晶閘管的這項工作是由 PWM 信號完成的。PWM 信號為高(ON) 的時間周期百分比稱為信號的占空比。如果占空比為 100%,則波形變為恒定 DC。
因此,可以使用以下公式計算占空比:
通過使用上述公式,我們可以從總電源電壓中計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% 的降壓斬波器來實現。因為 50 的 80% 是 40。
示例應用:
在頻率為 50Hz 時,設計一個占空比為 60% 的 PWM 波。 產生的 PWM 波將是:
脈沖寬度調制的最佳應用之一是使用 PWM 進行電機速度控制。
這種修改脈沖寬度以獲得所需占空比的技術稱為“脈沖寬度調制”。
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