標題: PWM原理介紹- 脈寬調制 占空比 調光 [打印本頁]
作者: jialinx    時間: 2015-9-15 22:15
標題: PWM原理介紹- 脈寬調制 占空比 調光
三、PWM原理
        1. 定義描述：脈沖寬度調制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫，簡稱脈寬調制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。

        2. 脈寬調制（PWM）基本原理：控制方式電路開關器件的通斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，用這些脈沖來模擬傳統(tǒng)的波形（例如：正弦波、三角波等）。也就是在輸出波形的半個周期中產生多個脈沖，使各脈沖的等值電壓為正弦波形或者其他波形，所獲得的輸出平滑且低次諧波少。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進行調制，即可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。

        3.占空比(Duty Cycle or Duty Ratio)
       了解PWM調光原理，先得了解一下占空比概念。占空比的解釋可以歸納為如下幾種：1）在一串理想的脈沖序列中（如方波），正脈沖的持續(xù)時間與脈沖總周期的比值。例如：脈沖寬度1μs，信號周期4μs的脈沖序列占空比為0.25。2）在一段連續(xù)工作時間內脈沖占用的時間與總時間的比值。3）在周期型的現(xiàn)象中，現(xiàn)象發(fā)生的時間與總時間的比。
其實歸納一下也就是電路釋放能量的有效時間與總釋放時間的比。

4、         4.PWM調光
脈寬調制(PWM)是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換及LED照明等許多領域中。

通過以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。此外，許多微控制器和DSP已經在芯片上包含了PWM控制器，這使數(shù)字控制的實現(xiàn)變得更加容易了。

簡而言之，PWM是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調制用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。PWM信號仍然是數(shù)字的，因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復脈沖序列被加到模擬負載上去的。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進行編碼。

上圖顯示了三種不同的PWM信號。圖1a是一個占空比為10%的PWM輸出，即在信號周期中，10％的時間通，其余90％的時間斷。圖1b和圖1c顯示的分別是占空比為50%和90%的PWM輸出。這三種PWM輸出編碼的分別是強度為滿度值的10%、50%和90%的三種不同模擬信號值。例如，假設供電電源為9V，占空比為10%，則對應的是一個幅度為0.9V的模擬信號。

5、         5.PWM調光技術
下圖是一個可以使用PWM進行驅動的簡單電路。圖中使用9V電池來給一個白熾燈泡供電。如果將連接電池和燈泡的開關閉合50ms，燈泡在這段時間中將得到9V供電。如果在下一個50ms中將開關斷開，燈泡得到的供電將為0V。如果在1秒鐘內將此過程重復10次，燈泡將會點亮并象連接到了一個4.5V電池(9V的50%)上一樣。這種情況下，占空比為50%，調制頻率為10Hz。

大多數(shù)負載(無論是電感性負載還是電容性負載)需要的調制頻率高于10Hz。設想一下如果燈泡先接通5秒再斷開5秒，然后再接通、再斷開……。占空比仍然是50%，但燈泡在頭5秒鐘內將點亮，在下一個5秒鐘內將熄滅。要讓燈泡取得4.5V電壓的供電效果，通斷循環(huán)周期與負載對開關狀態(tài)變化的響應時間相比必須足夠短。要想取得調光燈(但保持點亮)的效果，必須提高調制頻率。在其他PWM應用場合也有同樣的要求。通常調制頻率為1kHz到200kHz之間。

舉例說明：假如你需要一個10V0.6A的電源，而實際上你手上只有一個10V1A的電源，這怎么辦？不用緊張，你把10V1A的電源接通6MS，關斷4MS，然后繼續(xù)接通6MS，關斷4MS不間斷的重復，得到的效果和10V0.6A輸出的效果是一樣的。








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