脉冲宽度调制 (PWM) 的应用

脉冲宽度调制 (PWM) 是一种调制技术，可在保持频率不变的情况下改变周期性波形中脉冲的宽度。它涉及反复打开和关闭信号，每个脉冲的宽度代表信号的幅度。通过调整脉冲宽度，PWM 可以精确控制传送到负载的平均功率。

PWM 信号是如何产生的？
PWM 信号由PWM 信号发生器（电子电路或微控制器）生成。生成 PWM 信号的第一步是选择参考值，通常表示为电压电平或数字值。

在许多 PWM 生成电路中，比较器用于将参考值与变化的电压信号进行比较。比较器根据电压信号是高于还是低于参考值来生成数字输出。

根据比较器的比较结果，输出信号在高（开）和低（关）状态之间切换。当电压信号高于参考值时，输出为高；当低于参考值时，输出为低。

通过调整每个周期内高状态相对于低状态的持续时间，可以改变 PWM 信号的占空比。占空比越高，高状态越长，占空比越低，高状态越短。

总体而言，PWM 信号的生成涉及创建具有可变占空比的数字信号，通过基于参考值在高低状态之间快速切换信号来实现。这种方法提供了一种控制电力输送并在电子系统和设备中实现预期结果的有效方法。

PWM的重要参数
PWM 信号由几个关键参数定义，每个参数在确定信号的特性和行为方面都发挥着至关重要的作用。以下是 PWM 信号的一些重要参数。

占空比： PWM 信号的占空比表示信号处于高电平（开启）的时间与信号总周期的比率。它以百分比表示，决定了传送到负载的平均功率。占空比越高，传送的功率越大，占空比越低，平均功率越低。

频率： PWM 信号的频率是指信号在给定时间段内重复的速率。它以赫兹 (Hz) 为单位，决定信号在开启和关闭状态之间切换的频率。频率会影响 PWM 信号的响应速度和分辨率。频率越高，控制速度越快，调整越精确。
周期： PWM 信号的周期是一个完整周期的持续时间，包括开启和关闭状态。它是频率的倒数，计算方法如下：时间周期 = 1/频率周期设置信号重复的总时间间隔，影响控制系统的速度和响应能力。

PWM 信号的输出电压：脉冲宽度调制 (PWM) 信号的输出电压是指信号在一段时间内向负载提供的有效电压水平。PWM 信号提供的平均电压是根据其占空比计算的。例如，占空比为 100% 且工作电压为 5V 时，输出电压保持在 5V。相反，占空比为 50% 时，输出电压减半为 2.5V。

PWM 的应用
PWM 信号可应用于各种领域，包括电机调速、电机调速、功率调节和信号生成。控制 PWM 信号占空比的能力可以精确控制传送到设备的平均功率。

这里我们要重点介绍 PWM 技术在电子领域最典型的两个应用——电机控制和信号发生器。

电机控制中的 PWM：在电机控制应用中，PWM 用于有效调节直流电机的速度。通过调整 PWM 信号的占空比，可以实现对电机速度和扭矩的精确控制，这使得 PWM 成为现代电机控制系统的基石。
信号发生器中的 PWM：在信号发生器中，PWM 用于生成具有不同脉冲宽度、频率和占空比的数字信号。配备 PWM 功能的信号发生器可以产生具有高精度和高分辨率的复杂波形，使工程师和技术人员能够模拟各种信号以用于测试和开发目的。

总之，PWM 是一种非常有用且适应性强的调制技术。它能够调整占空比和频率，再加上对功率传输的精确控制，使其成为许多应用中不可或缺的一部分，从音频放大、照明系统、电机控制到功率调节。了解 PWM 的基本原理对于工程师在设计强大而高效的系统时有效实施这项技术至关重要。