脉冲调宽电路工作原理

、PWM原理2、调制器设计思想3、具体实现设计一、PWM（脉冲宽度调制Pulse Width Modulation）原理：脉冲宽度调制波通常由一列占空比不同的矩形脉冲构成，其占空比与信号的瞬时采样值成比例。

图1所示为脉冲宽度调制系统的原理框图和波形图。

该系统有一个比较器和一个周期为Ts的锯齿波发生器组成。

语音信号如果大于锯齿波信号，比较器输出正常数A，否则输出0。

因此，从图1中可以看出，比较器输出一列下降沿调制的脉冲宽度调制波。

通过图1b的分析可以看出，生成的矩形脉冲的宽度取决于脉冲下降沿时刻t k时的语音信号幅度值。

因而，采样值之间的时间间隔是非均匀的。

在系统的输入端插入一个采样保持电路可以得到均匀的采样信号，但是对于实际中tk-kTs< （1）其中，x{t}是离散化的语音信号；Ts是采样周期；是未调制宽度；m是调制指数。

然而，如果对矩形脉冲作如下近似：脉冲幅度为A，中心在t = k Ts处，在相邻脉冲间变化缓慢，则脉冲宽度调制波xp(t)可以表示为：（2）其中，。

无需作频谱分析，由式（2）可以看出脉冲宽度信号由语音信号x(t)加上一个直流成分以及相位调制波构成。

当时，相位调制部分引起的信号交迭可以忽略，因此，脉冲宽度调制波可以直接通过低通滤波器进行解调。

二、数字脉冲宽度调制器的实现：实现数字脉冲宽度调制器的基本思想参看图2。

图中，在时钟脉冲的作用下，循环计数器的5位输出逐次增大。

5位数字调制信号用一个寄存器来控制，不断于循环计数器的输出进行比较，当调制信号大于循环计数器的输出时，比较器输出高电平，否则输出低电平。

循环计数器循环一个周期后，向寄存器发出一个使能信号EN，寄存器送入下一组数据。

在每一个计数器计数周期，由于输入的调制信号的大小不同，比较器输出端输出的高电平个数不一样，因而产生出占空比不同的脉冲宽度调制波。

图3为了使矩形脉冲的中心近似在t=kTs处，计数器所产生的数字码不是由小到大或由大到小顺序变化，而是将数据分成偶数序列和奇数序列，在一个计数周期，偶数序列由小变大，直到最大值，然后变为对奇数序列计数，变化为由大到小。

pwm电路工作原理
PWM（脉宽调制）是一种电子调制技术，通过改变信号的脉
冲宽度来调节输出信号的平均功率。

PWM电路通过控制信号
周期中高电平和低电平的时间比例来实现电压或电流的精确调节。

PWM电路的主要工作原理是通过快速地在高电平和低电平之
间进行切换来模拟出所需的输出信号。

信号周期中，高电平时间被称为占空比，表示信号高电平时间与一个完整周期的比例。

占空比越高，平均功率输出越大；占空比越低，平均功率输出越小。

PWM电路的核心元件是比较器和计时器。

计时器产生一个固
定周期的方波信号，与输入信号进行比较。

如果输入信号的幅值低于比较器输出的方波信号，则输出为低电平；如果输入信号的幅值高于比较器输出的方波信号，则输出为高电平。

通过调整比较器的阈值电压，可以控制输出信号的占空比。

PWM电路的输出信号能够精确地模拟出所需的电压或电流。

由于开关频率很高，输出信号中的高频成分可以通过滤波器去除，从而得到平滑的输出电压或电流。

因此，PWM电路广泛
应用于调节电机速度、灯光亮度调节、电源管理等领域。

总结起来，PWM电路的工作原理是通过调整信号周期中高电
平和低电平的时间比例来实现精确调节输出信号的平均功率。

这种调制技术在电机控制、电源管理等领域具有重要的应用。

脉冲宽度调制(PWM)技术在电力电子变流器控制系统中，对于控制电路的要求往往是除能够控制负载的加电与断电外，还应该能够控制加载到负载上的电压高低及功率大小。

在大功率电力电子电路中，控制加载至负载上电压及功率的实用方法就是脉冲宽度调制(pulse width modulation, PWM)。

1. 面积等效原理在控制理论中，有一个重要的原理，即冲量等效原理：大小、波形不相同的窄脉冲变量(冲量)作用在具有惯性的环节上时，只要这些变量对时间的积分相等，其作用的效果将基本相同。

这里所说的效果基本相同是指惯性环节的输出响应波形基本相同。

例如，下图1示出的三个窄脉冲电压波形分别为矩形波、三角波和正弦波，但这二个窄脉冲电压对时间的积分相等，或者说它们的面积相等。

当这三个窄脉冲分别作用在只有惯性的同一环节上时，其输出响应基本相同。

因此，冲量等效原理也可以称为面积等效原理。

从数学角度进行分析，对上图1所示的三个窄脉冲电压波形进行傅里叶变换，则其低频段的特性非常相近，仅在高频段有所不同，而高频段对于具有惯性负载的电路影响非常小。

由此进一步证明了面积等效原理的正确性。

2. 脉冲宽度调制技术依据面积等效原理，在电路中可以利用低端电源开关或高端电源开关，以一定频率的导通和截止连续切换，使电源电压U i以一系列等幅脉冲(或称为矩形波)的形式加载到负载上，加载在负载上的电源电压Uo波形如图2所示。

图2所示的矩形波的电压平均值：此式表明在一个脉冲周期内，电压的平均值与脉冲的占空比是成正比的，于是，可以通过改变脉冲的占空比来调整加载到负载上的电压大小。

当占空比小时，加载到负载上的平均电压就低，即加载到负载上的功率小；而占空比大时，加载到负载上的平均电压就高，加载到负载上的功率大。

这种通过等幅脉冲调节负载平均电压及功率的方法称为脉冲宽度调制，也称为斩波控制。

采用脉冲宽度调制方式为负载供电，由于供电电压是脉动的，势必会产生出各种谐波。

脉冲宽度调制电路
脉冲宽度调制电路
▪ 原理 ▪ 电路图 ▪ 工作过程及波形 ▪ 特点
脉冲宽度调制电路原理
脉冲宽度调制电路利用对传感器电容的充、放电，使电路输出脉 冲的宽度随电容式传感器的电容量变化而变化，并通过低频滤波器得到 对应于被测量变化的直流信号。
脉冲宽度调制电路图
脉冲宽度调制电路工作原理添Fra bibliotek幻灯片标题 - 5
脉冲宽度调制电路主要由比较器，双稳态触发器及电容充、放电回路组成。 当双稳态触发器输出Q为高电平时，通过电阻R1对电容C1充电。此时的输出Q’为低电 平，电容C2通过二极管D2迅速放电，从而使G点被钳制在低电位。直到F点的电位高于参 考电压Uc时，比较器产生一个脉冲信号，触发双稳态触发器翻转，使A点成为低电位，电 容C通过二极管D迅速放电从而使F点被钳制在低电位。同时B点高电位，经R2向C2充电。 当G点电位被充至Ur时，比较器A2就产生一个脉冲信号。双稳态触发器再翻转一次后使A点 成为高电位，B点成为低电压。如此周而复始，就可在双稳态触发器的两输出端各自产生一 宽度受C1、C2调制的脉冲波形。
脉冲宽度调制电路波形
脉冲宽度调制电路特点
①可以获得比较好的线性输出。 ②双稳态的输出信号一般为100Hz ~ 1 MHz的矩形波。因此只需要经滤波器简单处理后即 可获得直流输出，不需要专门的解调器，且效率比较高。 ③电路采用直流电源。虽然直流电源的电压稳定性要求较高，但与高稳定度的稳频、稳幅 交流电源相比，还是容易实现的。