当前位置:首页 > EDA > 电子设计自动化
[导读]全称Pulse Width Modulation:脉冲宽度调制(简称脉宽调制,通俗的讲就是调节脉冲的宽度),是电子电力应用中非常重要的一种控制技术,在理解TA之前我们先来了解几个概念 。

PWM有非常广泛的应用,比如直流电机的无极调速,开关电源、逆变器等等。个人认为,要充分理解或掌握模拟电路、且有所突破,很有必要吃透这三个知识点:

PWM

电感

纹波。

PWM是一种技术手段,PWM波是在这种技术手段控制下的脉冲波。

如图1所示,这种比喻很形象也很恰当,希望对学习的朋友有所帮助与启发。


PWM脉冲宽度调制讲解

图1:形象的比喻

PWM

全称Pulse Width Modulation:脉冲宽度调制(简称脉宽调制,通俗的讲就是调节脉冲的宽度),是电子电力应用中非常重要的一种控制技术,在理解TA之前我们先来了解几个概念 。

脉冲波的基本信息如图2所示:


PWM脉冲宽度调制讲解

图2:脉冲波的基本信息

脉冲周期(T),单位是时间,比如纳秒(ns)、微秒(μs)、毫秒(ms)等;

脉冲频率(f),单位是赫兹(Hz)、千赫兹(kHz)等,与脉冲周期成倒数关系,f=1/T;

脉冲宽度(W),简称“脉宽”,是脉冲高电平持续的时间。单位是时间,比如纳秒(ns)、微秒(μs)、毫秒(ms)等;

占空比(D),脉宽除以脉冲周期的值,百分数表示,比如50%。也常有小数或分数表示的,比如0.5或1/2。

以上之间的关系如图3所列的公式:


PWM脉冲宽度调制讲解

图3:公式

工程应用中的PWM波是幅值、周期(或频率)不变,脉宽(或占空比)可调的脉冲波。接下来我们来认清该PWM波到底是什么,TA隐藏着什么思想?

如果我们想要控制一个直流电机的转速,我们可以通过改变其两端电压即可;但是该种方法有很大的局限性,可调直流电源构造复杂、成本高昂,应用起来很不现实。

所以我们采用另外的控制方式:电压源→驱动器→直流电机,电压源提供直流电压,不同的驱动器控制不同的直流电机,应用非常灵活。其中驱动器对电机的调速控制就是利用PWM。

可调直流电源控制与PWM控制都能调速,那么它们有什么相同之处呢?

电机为某相同转速时,红色代表驱动器输出幅值不变的PWM波,蓝色代表可调直流电源输出的电压。两者都是直接作用到负载。


PWM脉冲宽度调制讲解


PWM脉冲宽度调制讲解

有以上得知:

当PWM波的占空比越大时,所对应的直流电压与PWM波的幅值越接近;反之与0V越接近;

周期的红色PWM波脉宽下的矩形面积之和与蓝色直流电压的面积相等,即伏秒积相等:

U红(幅值) × ton = U蓝 × T

两端同时除以T,得到如下关系式:

U红(幅值) × 占空比 = U蓝

例如当PWM波的幅值为24V,占空比为50%时,与直流电压12V作用到电机上所产生的效果是一模一样的,即速度相同;即24V×50%=12V。

另外,既然满足这个关系,那PWM波的频率是不是可以随意了,答案当然不是,频率太低会导致电机运转不畅,振动大,噪音大;频率太高会导致驱动器开关损耗较大,甚至有电机会啸叫而不转的情况。一般1k~30k的PWM频率较为普遍,几百Hz的也有,实际上还是根据电机功率在测试时确定合适的PWM频率范围为宜。

如图8为实物测试,脉宽在变化,周期不变的PWM波,所加负载如图9所示。


PWM脉冲宽度调制讲解

图8:扭动旋钮控制脉宽变化

如图9为实物测试,有刷直流电机的PWM无极调速,其中LED是并联在电机输入端的,其亮暗反映电机速度的变化。


PWM脉冲宽度调制讲解

图9:PWM控制电机调速

要点:

①PWM波其实就是一种脉宽可连续调节的矩形脉冲波;

②占空比其实就是描述脉宽与脉冲周期的比值,是量化值,便于分析研究,当我们用占空比来表达时,对脉宽就不那么关心了;

③占空比调节就是脉宽调节,表达不一样,但本质是一样的;

④PWM波满足伏秒积计算:U红(幅值) × 占空比 = U蓝,作用效果与直流电压一样。

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

9月2日消息,不造车的华为或将催生出更大的独角兽公司,随着阿维塔和赛力斯的入局,华为引望愈发显得引人瞩目。

关键字: 阿维塔 塞力斯 华为

加利福尼亚州圣克拉拉县2024年8月30日 /美通社/ -- 数字化转型技术解决方案公司Trianz今天宣布,该公司与Amazon Web Services (AWS)签订了...

关键字: AWS AN BSP 数字化

伦敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英国汽车技术公司SODA.Auto推出其旗舰产品SODA V,这是全球首款涵盖汽车工程师从创意到认证的所有需求的工具,可用于创建软件定义汽车。 SODA V工具的开发耗时1.5...

关键字: 汽车 人工智能 智能驱动 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越来越多用户希望企业业务能7×24不间断运行,同时企业却面临越来越多业务中断的风险,如企业系统复杂性的增加,频繁的功能更新和发布等。如何确保业务连续性,提升韧性,成...

关键字: 亚马逊 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,据媒体报道,腾讯和网易近期正在缩减他们对日本游戏市场的投资。

关键字: 腾讯 编码器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中国国际大数据产业博览会开幕式在贵阳举行,华为董事、质量流程IT总裁陶景文发表了演讲。

关键字: 华为 12nm EDA 半导体

8月28日消息,在2024中国国际大数据产业博览会上,华为常务董事、华为云CEO张平安发表演讲称,数字世界的话语权最终是由生态的繁荣决定的。

关键字: 华为 12nm 手机 卫星通信

要点: 有效应对环境变化,经营业绩稳中有升 落实提质增效举措,毛利润率延续升势 战略布局成效显著,战新业务引领增长 以科技创新为引领,提升企业核心竞争力 坚持高质量发展策略,塑强核心竞争优势...

关键字: 通信 BSP 电信运营商 数字经济

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央广播电视总台与中国电影电视技术学会联合牵头组建的NVI技术创新联盟在BIRTV2024超高清全产业链发展研讨会上宣布正式成立。 活动现场 NVI技术创新联...

关键字: VI 传输协议 音频 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日举办的2024年长三角生态绿色一体化发展示范区联合招商会上,软通动力信息技术(集团)股份有限公司(以下简称"软通动力")与长三角投资(上海)有限...

关键字: BSP 信息技术
关闭