PWM概念和原理講解

PWM概念：

脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫(xiě)，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。

航模中的控制信號(hào)大多是PWM信號(hào)，比如FUTABA,JR等舵機(jī)的控制都采用PWM方式。

發(fā)射機(jī)給接收機(jī)一串脈沖，比如基礎(chǔ)脈寬是100ms，那么發(fā)射機(jī)的脈寬變大時(shí)，比如增大為150ms，那么接收機(jī)就控制舵機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，發(fā)射的脈寬減小時(shí)，比如減小為50ms，那么接收機(jī)就控制舵機(jī)逆向旋轉(zhuǎn)。

PWM原理：

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種PWM技術(shù)，其中包括：相電壓控制PWM、脈寬PWM法、隨機(jī)PWM、SPWM法、線電壓控制PWM等，而在鎳氫電池智能充電器中采用的脈寬PWM法，它是把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作為PWM波形，通過(guò)改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當(dāng)控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化。可以通過(guò)調(diào)整PWM的周期、PWM的占空比而達(dá)到控制充電電流的目的。

模擬信號(hào)的值可以連續(xù)變化，其時(shí)間和幅度的分辨率都沒(méi)有限制。9V電池就是一種模擬器件，因?yàn)樗妮敵鲭妷翰⒉痪_地等于9V，而是隨時(shí)間發(fā)生變化，并可取任何實(shí)數(shù)值。與此類(lèi)似，從電池吸收的電流也不限定在一組可能的取值范圍之內(nèi)。模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的區(qū)別在于后者的取值通常只能屬于預(yù)先確定的可能取值集合之內(nèi)，例如在{0V, 5V}這一集合中取值。

模擬電壓和電流可直接用來(lái)進(jìn)行控制，如對(duì)汽車(chē)收音機(jī)的音量進(jìn)行控制。在簡(jiǎn)單的模擬收音機(jī)中，音量旋鈕被連接到一個(gè)可變電阻。擰動(dòng)旋鈕時(shí)，電阻值變大或變??；流經(jīng)這個(gè)電阻的電流也隨之增加或減少，從而改變了驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的電流值，使音量相應(yīng)變大或變小。與收音機(jī)一樣，模擬電路的輸出與輸入成線性比例。

盡管模擬控制看起來(lái)可能直觀而簡(jiǎn)單，但它并不總是非常經(jīng)濟(jì)或可行的。其中一點(diǎn)就是，模擬電路容易隨時(shí)間漂移，因而難以調(diào)節(jié)。能夠解決這個(gè)問(wèn)題的精密模擬電路可能非常龐大、笨重(如老式的家庭立體聲設(shè)備)和昂貴。模擬電路還有可能?chē)?yán)重發(fā)熱，其功耗相對(duì)于工作元件兩端電壓與電流的乘積成正比。模擬電路還可能對(duì)噪聲很敏感，任何擾動(dòng)或噪聲都肯定會(huì)改變電流值的大小。

通過(guò)以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。此外，許多微控制器和DSP已經(jīng)在芯片上包含了PWM控制器，這使數(shù)字控制的實(shí)現(xiàn)變得更加容易了。

簡(jiǎn)單的說(shuō)，比如你有5V電源，要控制一臺(tái)燈的亮度，有一個(gè)傳統(tǒng)辦法，就是串聯(lián)一個(gè)可調(diào)電阻，改變電阻，燈的亮度就會(huì)改變。

還有一個(gè)辦法，就是PWM調(diào)節(jié)。不用串聯(lián)電阻，而是串聯(lián)一個(gè)開(kāi)關(guān)。假設(shè)在1秒內(nèi)，有0.5秒的時(shí)間開(kāi)關(guān)是打開(kāi)的，0.5秒關(guān)閉，那么燈就亮0.5秒，滅0.5秒。這樣持續(xù)下去，燈就會(huì)閃爍。如果把頻率調(diào)高一點(diǎn)，比如是1毫秒，0.5毫秒開(kāi)，0.5毫秒滅，那么燈的閃爍頻率就很高。我們知道，閃爍頻率超過(guò)一定值，人眼就會(huì)感覺(jué)不到。所以，這時(shí)你看不到燈的閃爍，只看到燈的亮度只有原來(lái)的一半。同理，如果1毫秒內(nèi)，0.1毫秒開(kāi)，0.9毫秒滅，那么，燈的亮度就只有原來(lái)的10分之一。這就是PWM的基本原理。道理就是這么簡(jiǎn)單，具體PWM還分幾種，總的來(lái)說(shuō)，都是保持一定的電壓或電流不變，但改變一定周期內(nèi)的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間。這樣等效于保持導(dǎo)通，但改變電壓或電流大小。

這樣的PWM控制方式，在數(shù)字控制電路上應(yīng)用很方便。因?yàn)樽?a href="http://www.ttokpm.com/v/tag/1247/" target="_blank">電腦去控制一個(gè)可調(diào)電阻是比較困難的，而且可調(diào)電阻還有模擬電路固有的不穩(wěn)定問(wèn)題。

責(zé)任編輯：PSY

原文標(biāo)題：PWM是什么

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