PWM原理

　　脈沖寬度調制波通常由一列占空比不同的矩形脈沖構成，其占空比與信號的瞬時采樣值成比例。下圖所示為脈沖寬度調制系統的原理框圖和波形圖。該系統有一個比較器和一個周期為Ts的鋸齒波發生器組成。語音信號如果大于鋸齒波信號，比較器輸出正常數A，否則輸出0。因此，從圖中可以看出，比較器輸出一列下降沿調制的脈沖寬度調制波。

　　通過圖b的分析可以看出，生成的矩形脈沖的寬度取決于脈沖下降沿時刻tk時的語音信號幅度值。因而，采樣值之間的時間間隔是非均勻的。在系統的輸入端插入一個采樣保持電路可以得到均勻的采樣信號，但是對于實際中tk-kTs《《的情況，均勻采樣和非均勻采樣差異非常小。如果假定采樣為均勻采樣，第k個矩形脈沖可以表示為：

　　其中，x{t}是離散化的語音信號;Ts是采樣周期;是未調制寬度;m是調制指數。

　　然而，如果對矩形脈沖作如下近似：脈沖幅度為A，中心在t=kTs處，在相鄰脈沖間變化緩慢，則脈沖寬度調制波xp（t）可以表示為：

　　其中，。無需作頻譜分析，由式（2）可以看出脈沖寬度信號由語音信號x（t）加上一個直流成分以及相位調制波構成。當時，相位調制部分引起的信號交迭可以忽略，因此，脈沖寬度調制波可以直接通過低通濾波器進行解調。

　　PWM分類

　　從調制脈沖的極性看，PWM又可分為單極性與雙極性控制模式兩種 。

　　產生單極性PWM模式的基本原理如圖6.2所示。首先由同極性的三角波載波信號ut。與調制信號ur，比較（圖6.2（a）），產生單極性的PWM脈沖（圖6.2（b））；然后將單極性的PWM脈沖信號與圖6.2（c）所示的倒相信號UI相乘，從而得到正負半波對稱的PWM脈沖信號Ud，如圖6.2（d）所示 。雙極性PWM控制模式采用的是正負交變的雙極性三角載波ut與調制波ur，如圖6.3所示，可通過ut與ur，的比較直接得到雙極性的PWM脈沖，而不需要倒相電路。

　　PWM信號產生電路圖

　　開關電源他激控制方式有脈寬調制（PWM）和脈頻調制（PFM），其中，大部分都采用PWM方式，因此，現簡介PWM控制原理。圖所示為PWM信號產生電路框圖及工作波形，其工作過程如下：對被控制電壓Uo。進行檢測所得的反饋電壓Ur加至放大器Al的同相輸入端，固定的參考電壓Uo加至A1的反相輸入端。經A1放大后的直流誤差電壓Ue加至比較器A2的反相輸入端，由固定頻率振蕩器產生的鋸齒波信號Usa加至A2的同相輸入端。A2輸出方波信號，其占空比隨誤差電壓而變化，即實現了脈寬調制。對于單管變換器，A2輸出的PWM信號即可作為控制功率晶體管的開關信號，對于推挽或橋式等功率變換電路，則應將PWM信號分為兩組信號，即分相。分相電路由觸發器及兩個“與”門組成，觸發器的時鐘信號對應于鋸齒波的下降沿。A端和B端輸出兩組相差180°的PWM信號。

　　（a）PWM信號產生電路框圖；（b）工作波形

　　圖 PWM信號產生電路框圖及工作波形

　　PWM轉換為模擬量電壓的電路

　　一些應用程序要求在運動控制器和信號放大器之間有一個PWM和方向接口。一個典型的界面包括兩對線：一對確定方向，另一對是PWM調制的振幅參考。

　　本應用程序說明的目的是為設計工程師提供一個測試的和經過驗證的示意圖，將PWM和方向格式的解調轉換為單個的模擬量電壓信號。

　　電路規格：

　　輸入信號：20KHz -輸入頻率可從15 kHz變化到50 kHz（為了降低頻率，過濾器必須改變）。

　　最大輸出：

　　供應：

　　傳播延遲時間（4503年HCPL）：<1us

　　帶寬：>2kHz

　　電流消耗：<15ma

　　電阻精度：