[科普中国]-PWM控制回路

PWM（Pulse Width Modulation）电路即脉冲宽度变调电路，除了可以监控功率电路的输出状态之外，同时还提供功率元件控制信号。根据PWM的工作原理，必须有一种电路或装置将控制转速的指令转换成脉冲的宽度，其中元件工作在高速开关状态，这种装置叫PWM驱动装置1。

一般来说，PWM控制器包括改变占空比和保护电路两个部分，它必须保证能在允许的电压输入、负载及温度变化的范围内达到系统要求的精度指标，此外还应具有软起动、过流、过压等保护功能。与晶闸管调速系统相比，基本上只是把触发器换成了PWM控制器及功放电路。

控制原理PWM电路基本原理依据: 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时其效果相同。PWM控制原理， 将波形分为6 等份， 可由6 个方波等效替代。脉宽调制的 分类方法有多种，如单极性与双极性， 同步式与异步式， 矩形波调制与正弦波调制等。单极性PWM 控制法指在半个周期内载波只在一个方向变换， 所得PWM 波形也只在一个方向变化， 而双极性PWM 控制法在半个周期内载波在两个方向变化， 所得PWM 波形也在两个方向变化。根据载波信号同调制信号是否保持同步， PWM控制又可分为同步调制和异步调制。矩形波脉宽调制的特点是输出脉宽列是等宽的， 只能控制一定次数的谐波； 正弦波脉宽调制的特点是输出脉宽列是不等宽的， 宽度按正弦规律变化， 输出波形接近正弦波。正弦波脉宽调制也叫SPWM。根据控制信号产生脉宽是该技术的关键。目前常用三角波比较法、滞环比较法和空间电压矢量法2。

电路作用PWM电路主要功能是将输入电压的振幅转换成宽度一定的脉冲，换句话说它是将振幅资料转换成脉冲宽度。一般switching 输出电路只能输出电压振幅一定的信号，为了输出类似正弦波之类电压振幅变化的信号，因此必需将电压振幅转换成脉冲信号。

高功率电路分别由PWM 电路、Gate 驱动电路、Switching 输出电路构成，其中PWM 电路主要功能是使三角波的振幅与指令信号进行比较，同时输出可以驱动功率MOSFET 的控制信号，透过该控制信号控制功率电路的输出电压。1

电路特点PWM电路的特点是频率高、效率高、功率密度高、可靠性高、然而由于开关器件工作在高频通断状态，高频的快速瞬变过程本身就是一电磁骚扰源，它产生的EMI信号有很宽的频率范围，又有一定的幅度。若把这种电源直接用于数字设备，则设备产生的EMI信号会变得更加强烈和复杂2。

本词条内容贡献者为:

黎明 - 副教授 - 西南大学