PWM脉宽调制工作原理

PWM脉宽调制工作原理

脉宽调制的全称为Pulse WidthModulator、简称PWM、直流电机调速

器就是调节直流电动机速度的设备, 由于直流电动机具有低转速大

力矩的特点,是交流电动机无法取代的, 因此调节直流电动机速度的设备—直流调速器,由于它的特殊性能、常被用于直流负载回路中、

灯具调光或直流电动机调速、HW-1020型调速器、就是利用脉宽调制(PWM)原理制作的马达调速器、PWM调速器已经在:工业直流电机

调速、工业传送带调速、灯光照明调解、计算机电源散热、直流电扇

等、得到广泛应用。 编辑本段工作原理HW-A-1020型(DC12v24v电压通用型)调速

器、工作原理:是通过改变输出方波的占空比使负载上的平均电流功率从0-100%变化、从而改变负载、灯光亮度/电机速度。利用脉宽调

制(PWM)方式、实现调光/调速、它的优点是电源的能量功率、能得

到充分利用、电路的效率高。例如：当输出为50%的方波时，脉宽调制(PWM)电路输出能量功率也为50%，即几乎所有的能量都转换给负

载。而采用常见的电阻降压调速时，要使负载获得电源最大50%的功率，电源必须提供71%以上的输出功率，这其中21%消耗在电阻的

压降及热耗上。大部分能量在电阻上被消耗掉了、剩下才是输出的能

量、转换效率非常低。此外HW-A-1020型调速因其采用开关方式热耗几乎不存在、HW-A-1020型调速在低速时扭矩非常大、因为调速

器带有自动跟踪PWM、另外采用脉宽调制(PWM)方式、可以使负载

在工作时得到几乎满电源电压、这样有利于克服电机内在的线圈电阻而使电机产生更大的力矩率。

编辑本段直流电机的选择什么场合下要选择使用直流调速器? 一、下列场合需要使用直流调速器:

1． 需要较宽的调速范围。

2. 需要较快的动态响应过程。 3. 加、减速时需要自动平滑的过渡过程。

4. 需要低速运转时力矩大。 5. 需要较好的挖土机特性，能将过载电流自动限止在设定电流

脉冲宽度调制

脉冲宽度调制（PWM）是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制。它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用于测量，通信，功率控制与变换等许多领域。一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶 体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。

脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。

多数负载(无论是电感性负载还是电容性负载)需要的调制频率高于10Hz，通常调制频率为1kHz到200kHz之间。

许多微控制器内部都包含有PWM控制器。例如，Microchip公司的PIC16C67内含两个PWM控制器，每一个都可以选择接通时间和周期。占空比是接通时间与周期之比；调制频率为周期的倒数。执行PWM操作之前，这种微处理器要求在软件中完成以下工作：

* 设置提供调制方波的片上定时器/计数器的周期

* 在PWM控制寄存器中设置接通时间

* 设置PWM输出的方向，这个输出是一个通用I/O管脚

* 启动定时器

* 使能PWM控制器

PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。

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。

pwm的工作原理

PWM的全称是Pulse Width Modulation，中文意思是脉宽调制。它是一种通过改变脉冲信号的宽度来传输信息的调制方式。在现代电子技术中，PWM被广泛应用于电力电子、通信、自动控制等领域。本文将介绍PWM的工作原理及其在实际应用中的特点和优势。

PWM的工作原理。

PWM的工作原理可以简单描述为通过改变脉冲信号的占空比来控制电路的输出。在一个完整的PWM周期内，包括一个固定频率的周期性脉冲信号和一个可变的占空比。占空比是指脉冲信号中高电平时间占整个周期的比例，通常用百分比表示。

在PWM信号中，当占空比为50%时，表示高电平和低电平的时间相等，这时电路的输出为中间值。当占空比小于50%时，高电平时间减少，电路的输出信号会相应减小；反之，当占空比大于50%时，高电平时间增加，电路的输出信号会相应增大。通过调整占空比，可以实现对电路输出的精确控制。

PWM的实现方式。

PWM信号的生成可以通过硬件电路或者软件算法来实现。在硬件电路中，常用的方法是利用定时器来生成固定频率的脉冲信号，然后通过比较器来调整占空比。而在软件算法中，可以通过程序控制IO口的高低电平来实现PWM信号的输出。

在实际应用中，PWM信号通常用来控制电机的转速、调节LED的亮度、调节电源的输出等。例如，通过改变电机驱动器输入的PWM信号占空比，可以实现电机的精确转速调节；通过改变LED驱动电路输入的PWM信号占空比，可以实现LED灯的亮度调节。

PWM的特点和优势。

与传统的模拟调制方式相比，PWM具有以下几点特点和优势：

1. 精确控制，通过改变占空比，可以实现对电路输出信号的精确控制，具有较高的分辨率和稳定性。

2. 能效高，PWM信号的平均功率较高，能够提高电路的能效，减小能量损耗。

3. 抗干扰能力强，PWM信号的数字特性使其具有较强的抗干扰能力，能够适应复杂的工作环境。