pwm脉宽调制原理

脉宽调制(pwm)中最小脉冲宽度的确定

脉宽调制(PWM)是一种常见的电子控制技术，通过调节矩形波的脉冲宽度来控制输出信号的频率和幅度。在PWM的应用中，最小脉冲宽度的确定是极其重要的一项任务，这决定着控制系统的精度和稳定性。

首先，我们需要明确PWM的基本原理。PWM信号通常由一个基准信号和一个模拟信号组成。基准信号的频率是固定的，而模拟信号的幅度则决定了PWM脉冲的宽度。PWM信号输出后，可以通过一个低通滤波器将其转换为一个模拟电压信号。这种方法可以在保证输出电压、电流等信号质量的前提下，实现输出的调节和控制。

在PWM的应用中，最小脉冲宽度的确定往往需要考虑多种因素。其中包括：

1.基准信号的频率：在PWM中，基准信号的频率是一个固定值。在确定最小脉冲宽度时，需要考虑基准信号的周期，以保证PWM信号的稳定性和精度。

2.控制对象的响应时间：在PWM控制电机等对象时，需要考虑控制对象的响应时间。如果PWM脉冲宽度太小，控制对象可能无法及时响应，从而导致控制系统失效。 3.噪声干扰：在PWM控制中，噪声干扰是一个不可忽视的因素。如果PWM脉冲宽度太小，噪声干扰可能会导致输出信号的失真，从而降低系统的稳定性和精度。

综合考虑这些因素，确定最小脉冲宽度需要进行一定的计算和实验。一般而言，可以采用以下的方法来确定最小脉冲宽度：

1.计算基准信号的周期。基准信号的周期可以通过PWM控制器的参数设置得到，也可以通过测量基准信号的频率得到。

2.估算控制对象的响应时间。根据控制对象的特性，可以大致估计其响应时间。一般而言，控制对象的响应时间应该小于基准信号周期的一半，以保证控制系统的稳定性。

3.测量噪声干扰的水平。在PWM输出信号时，测量输出信号中的噪声干扰水平，以确定最小脉冲宽度。

4.进行实验确定。在上述条件确定的基础上，可以通过实验来确定最小脉冲宽度。在实验过程中，可以逐步减小脉冲宽度，直到出现系统失稳或者输出信号的失真为止。在确定最小脉冲宽度时，需要注意控制系统的稳定性和精度，以保证PWM控制器的正常工作。

用单片机控制直流电机 摘要

本设计以AT89C51单片机为核心,以4*4矩阵键盘做为输入达到控制直流电机的启停、速度和方向，完成了基本要求和发挥部分的要求.在设计中，采用了PWM技术对电机进行控制，通过对占空比的计算达到精确调速的目的。

一、 设计方案比较与分析:

1、电机调速控制模块：

方案一：采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵。更主要的问题在于一般电动机的电阻很小，但电流很大；分压不仅会降低效率，而且实现很困难。

方案二：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高.

方案三：采用由达林顿管组成的H型PWM电路.用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下,效率非常高；H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制;电子开关的速度很快，稳定性也极佳，是一种广泛采用的PWM调速技术。

兼于方案三调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，因此本设计采用方案三.

2、PWM调速工作方式:

方案一：双极性工作制。双极性工作制是在一个脉冲周期内,单片机两控制口各输出一个控制信号，两信号高低电平相反,两信号的高电平时差决定电动机的转向和转速.

方案二：单极性工作制。单极性工作制是单片机控制口一端置低电平,另一端输出PWM信号，两口的输出切换和对PWM的占空比调节决定电动机的转向和转速。

由于单极性工作制电压波开中的交流成分比双极性工作制的小，其电流的最大波动也比双极性工作制的小，所以我们采用了单极性工作制。

3、PWM调脉宽方式：

调脉宽的方式有三种：定频调宽、定宽调频和调宽调频。我们采用了定频调宽方式，因为采用这种方式，电动机在运转时比较稳定；并且在采用单片机产生PWM脉冲的软件实现上比较方便。

NE555PWM脉宽调制电路

PWM称之为脉冲宽度调制信号，利用脉冲的宽度来调整亮度，也可用来控制DC马达。 PWM脉冲宽度调制信号的基本频率至少约400HZ-10KHZ，当调整LED的明或暗时，这个基本的频率不可变动，而是改变这个频率上方波的宽度，宽度越宽则越亮、宽度越窄则越暗。 PWM是控制LED的点亮时间，而不是改变输出的电压来控制亮度。

图1-5 PWM脉宽调制图片

以下为PWM工作原理:

reset接脚被连接到+V，因此它对电路没有作用。

当电路通电时，Pin 2 (触发点)接脚是低电位，因为电容器C1开始放电。这开始振荡器的周期，造成第3接脚到高电位。当第3接脚到高电位时，电容器C1开始通过R1和对二极管D2充电。当在C1的电压到达+V的2/3时启动接脚6，造成输出接脚(Pin3)跟放电接脚(Pin7)成低电位。

当第3接脚到低电位，电容器C1起动通过R1和D1的放电。当在C1的电压下跌到+V的1/3以下，输出接脚(Pin3)和放电接脚(Pin7)接脚到高电位并使电路周期重复。

Pin 5并没有被外在电压作输入使用，因此它与0.01uF电容器相接。

电容器C1通过R1及二极管，二极管一边为放电一边为充电。充电和放电电阻总和是相同的，因此输出信号的周期是恒定的。工作区间仅随R1做变化。

PWM信号的整体频率在这电路上取决于R1和C1的数值。

公式：频率(Hz)= 1.44/(R1 * C1)

利用555定时器实现宽范围脉宽调制器(PWM)

脉宽调制器(PWM)常常用在开关电源(稳压)中,要使开关电源稳压范围宽(即输入电压范围大)，可利用555定时器构成宽范围PWM。

仅需把一个二极管和电位计添加到异步模式运转的555定时器上，就产生了一个带有可调效率系数为1%到99%的脉宽调制器(图1)。它的应用包括高功率开关驱动的电动机速度控制。

图1：在555定时器电路中增加一个二极管和电位计可构成一个宽范围PWM。/TD>

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脉宽调制（PWM）控制技术变频器

作者：王文惠 孙国平 干传东

来源：《决策与信息·下旬刊》2013年第08期

摘 要 能源是目前世界紧缺性问题，电力紧缺是目前我国一大现实问题。使用变频器后，可节电49% 。延长设备的使用寿命， 可使电动机软起动、软停止，避免对机械的冲击，所以延长设备的使用寿命。降低噪音， 按负载的大小调节转速，可以降低机械和风机等的噪声。

关键词 脉宽调制（PWM） 控制技术 变频器

中图分类号：TM33 文献标识码：A

为提高环境的舒适性， 在电梯、电动车上采用变频器调速，可以改善加速与减速的平滑性，从而可提高乘坐的舒适感。实现自动化，使设备小型化，近几年来，通用变频器在国民经济各部门得到了迅速的推广应用。

一、电器传动国内外发展概况

电器传动是指以各类电动机为动力的传动装置与系统。因电动机种类的不同，有直流电动机传动、交流电动机传动、步进电动机传动、伺服电动机传动、等等。众所周知，直流电动机尽管比交流电动机结构复杂、成本高维修保养费用较贵，但其调速性能很好，所以，在调速传动领域中一直占主导地位。然而，由于电力电子技术的迅速，发展，使电器传动发生了重大变革，即交流调速传动迅猛发展，电器传动交流化的新时代已经到来。

交流电动机与直流电动机相比，有结够简单、牢固、成本低廉等许多点，缺点是调速困难、现在，借助电力电子技术以解决了交流电动机调速问题，交流电动机调速传动已占主导地位。据日本早年统计，1975年交流电动机调速与直流电动机调速之比是1 ：3，而到了1985年成了3 ：1。近10多年来发展更快。20世纪末，在工业发达国家，交流调速已占主导地位。

纵观交流电动机调速传动发展的过程，大致是沿着三个方向发展的：一个是取代直流调速实现少维修、省力化为目标的高性能交流调速；另一个是以节能为目的的，改恒速为调速，用于交流电气传动中的变频器实际上是变压（Variable Voltage，简称 VV） 变频（Variable