[科普中国]-脉冲宽度调变

脉冲宽度调变(Pulse Width Modulation，PWM)，也成脉冲宽度调制，简称为脉宽调制，是一项功能强大的技术，它是一种对模拟信号电平进行数字化编码的方法。在脉宽调制中使用高分辨率计数器来产生方波，并且可以通过调整方波的占空比来对模拟信号电平进行编码。PWM通常使用在开关电源和电机控制中。1

参数PWM涉及调制脉冲的宽度。但脉宽与整个周期有关。定义PWM信号需要以下三个参数：频率(或周期)、高电平时间、低电平时间。

我们很容易认为周期不重要。但考虑一个持续10秒的周期，信号1秒为高电半，其余9秒为低电平(占空比10%)。给仪表施加该信号，指针在1秒内满偏，剩余时间不偏转。显然，对于仪表的偏转而言，周期太长。

功能PWM模块每个PWM发生器都有一个16位定时器和两个比较器，可以产生两路PWM。在PWM发生器运作时，定时器在不断计数并和两个比较器的值进行比较，可以在和比较器相等时或者定时器计数值为零。或者为装载值时对输出的PWM产生影响。在使能PWM发生器之前，配置好定时器的计数速度、计数方式、定时器的转载值、两个比较器的值以及PWM受什么事件的影响、有什么影响后，就可以产生许多复杂的PWM波形。

(1)PWM作为16位高分辨率D/A。

(2)PWM调节LED亮度。

不需要低通滤波器，通过功率管还可以控制电灯泡的亮度。

(3)PWM演奏乐曲、语音播放。

PWM方波可直接用于乐曲演奏。作为D/A经功放电路可播放语音。

控制电机原理PWM信号的直流平均值与占空是成比例的。一个占空比为50%的PWM信号，其直流值为PWM信号幅度最大值的1/2。如果通过电机的电压与PWM成正比，简单地改变脉冲占空比就可以改变电机的速度。

下面将介绍使用PWM信号控制直流电机的原理。

当连接电机或其他负载时，可能向数字电路流入很大的电流，因此最安全和最容易的方法是使用一些类型的固态继电器，如图所示，数字电路提供小的电流(5～10mA)到输入引脚1和2，将开启固态继电器内LED，来自LED的光将打开MOSFET，这样将允许引脚3和4之间流经很大的电流。这种光电耦合电路将数字电路隔离开，这样可以降低电路的噪声和防止对数字电路造成的破坏。

SSR适用于控制直流负载。然而，一些SSR有两个MC)SFET和背对背的二极管用来控制交流负载。当使用直流或交流SSR时，需要确认SSR能处理所使用的电压和电流负载。通常，需要为电机提供独立的电源，将两个地连在一起。

直流电机的速度取决于电机的电压．电压越高，电机转动的越快。如果需要电机以恒定的速度旋转，将4脚和电源连接起来，将电机连在3脚和地之间(也可以将3脚连接到地和将连接电机道第四引脚和电源之间)。连接到电机的电源的极性决定了电机的转动方式。如果转动方向错误，只需要改变电机的两个连接。2

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学