PWM原理及其應(yīng)用

經(jīng)常使用的直流電機(jī)原理就是電生磁：通電導(dǎo)線會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。

也就是電磁感應(yīng) 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。

電動(dòng)機(jī)是由定子和轉(zhuǎn)子組成，一個(gè)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，一個(gè)為磁極，電機(jī)的轉(zhuǎn)子(軸承)就轉(zhuǎn)起來(lái)了。

這便實(shí)現(xiàn)了電能->磁能->機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。

下面這個(gè)圖可以更直觀的理解：

PWM原理

關(guān)于PWM的原理請(qǐng)參照這篇文章，PWM原理及其應(yīng)用。通過(guò)上文大概知道，通過(guò)PWM控制電機(jī)速度，實(shí)際上是控制供電電流的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)。

通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力稱為安培力，而安培力的公式：F=BIL。

其中，F(xiàn)是受力大小，I是電流大小，L是導(dǎo)線長(zhǎng)度。在其他條件不變的情況下，控制其通過(guò)的電流即控制安培力的大小。

電機(jī)的電阻R 是基本不變的，那么電流 I = U/R，F(xiàn)= BLU/R。

在R B L不變的情況，控制安培力的大小，本質(zhì)就是修改供電電壓的大小。

我們也就知道，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的本質(zhì)就是給電機(jī)供不同的供電電壓，電壓越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速越快。

而PWM的本質(zhì)就是脈寬調(diào)制，通過(guò)輸出不同的占空比，從而將直流電壓轉(zhuǎn)換成不同電壓值的模擬信號(hào)。

控制電機(jī)速度

占空比可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，我們知道，占空比是高電平在一個(gè)周期之中的比值，高電平的所占的比值越大，占空比就越大，對(duì)于直流電機(jī)來(lái)講，電機(jī)輸出端引腳是高電平電機(jī)就可以轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)輸出端高電平時(shí)，電機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但是是一點(diǎn)一點(diǎn)的提速，在高電平突然轉(zhuǎn)向低電平時(shí)，電機(jī)由于電感有防止電流突變的作用是不會(huì)停止的，會(huì)保持這原有的轉(zhuǎn)速，以此往復(fù)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就是周期內(nèi)輸出的平均電壓值，所以實(shí)質(zhì)上我們調(diào)速是將電機(jī)處于一種，似停非停，似全速轉(zhuǎn)動(dòng)又非全速轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)，那么在一個(gè)周期的平均速度就是我們占空比調(diào)出來(lái)的速度了。

總結(jié)

在電機(jī)控制中，電壓越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速越快，而通過(guò)PWM輸出不同的模擬電壓，便可以使電機(jī)達(dá)到不同的輸出轉(zhuǎn)速。

當(dāng)然，在電機(jī)控制中，不同的電機(jī)都有其適應(yīng)的頻率 頻率太低會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定，如果頻率剛好在人耳聽(tīng)覺(jué)范圍，有時(shí)還會(huì)聽(tīng)到呼嘯聲。頻率太高的電機(jī)可能反應(yīng)不過(guò)來(lái)，正常的電機(jī)頻率在 6-16kHZ之間為好。

輸出的電壓就不同，電機(jī)轉(zhuǎn)速就不同。那我們可以知道，通過(guò)滑動(dòng)變阻器或者更換不同電壓的電源都可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速，但是在實(shí)際應(yīng)用中顯然PWM更方便些。

專業(yè)一點(diǎn)的話就是：

所謂PWM就是脈寬調(diào)制器，通過(guò)調(diào)制器給電機(jī)提供一個(gè)具有一定頻率的脈沖寬度可調(diào)的脈沖電。脈沖寬度越大即占空比越大，提供給電機(jī)的平均電壓越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速就高。反之脈沖寬度越小，則占空比越越小。提供給電機(jī)的平均電壓越小，電機(jī)轉(zhuǎn)速就低。

審核編輯 ：李倩