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最强干货！一文带你了解PWM技术

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PWM有着非常广泛的应用，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，如果你不理解是把握不住PWM波的！

如下图所示，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下图所示：

以上之间的关系如下图所列的公式：

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？

当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控制都是能调速的，那么它们有什么相同之处呢？

如下图，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。

由以上得知：

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。

如下图为实物测试，脉宽在变化，周期不变的PWM波。

所加负载如下图，为PWM控制电机调速实物测试，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，其亮弱反映电机速度的变化。

要点：

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来源：硬件笔记本

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首次发布时间：2023-10-25