PWM有著非常廣泛的應用,比如直流電機的無極調速,開關電源、逆變器等等,個人認為,要充分理解或掌握模擬電路、且有所突破,很有必要吃透這三個知識點:
PWM是一種技術手段,PWM波是在這種技術手段控制下的脈沖波,如果你不理解是把握不住PWM波的!如下圖所示,這種比喻很形象也很恰當,希望對學習的朋友有所幫助與啟發。
PWM全稱Pulse Width Modulation:脈沖寬度調制(簡稱脈寬調制,通俗的講就是調節脈沖的寬度),是電子電力應用中非常重要的一種控制技術,在理解TA之前我們先來了解幾個概念 。脈沖波的基本信息如下圖所示:以上之間的關系如下圖所列的公式:工程應用中的PWM波是幅值、周期(或頻率)不變,脈寬(或占空比)可調的脈沖波,接下來我們來認清該PWM波到底是什么,TA隱藏著什么思想?當我們想要控制一個直流電機的轉速,我們可以通過改變其兩端電壓即可,但是該種方法有很大的局限性,可調直流電源構造復雜、成本高昂,應用起來很不現實。所以我們采用另外的控制方式:電壓源→驅動器→直流電機,電壓源提供直流電壓,不同的驅動器控制不同的直流電機,應用非常靈活,其中驅動器對電機的調速控制就是利用PWM。可調直流電源控制與PWM控制都是能調速的,那么它們有什么相同之處呢?如下圖,電機為某相同轉速時,紅色代表驅動器輸出幅值不變的PWM波,藍色代表可調直流電源輸出的電壓,兩者都是直接作用到負載。由以上得知:當PWM波的占空比越大時,所對應的直流電壓與PWM波的幅值越接近;反之與0V越接近。周期的紅色PWM波脈寬下的矩形面積之和與藍色直流電壓的面積相等,即伏秒積相等:U紅(幅值) × ton = U藍 × T兩端同時除以T,得到如下關系式:U紅(幅值) × 占空比 = U藍例如當PWM波的幅值為24V,占空比為50%時,與直流電壓12V作用到電機上所產生的效果是一模一樣的,即速度相同,即24V×50%=12V。另外,既然滿足這個關系,那PWM波的頻率是不是可以隨意了,答案當然不是,頻率太低會導致電機運轉不暢,振動大,噪音大;頻率太高會導致驅動器開關損耗較大,甚至有電機會嘯叫而不轉的情況。一般1k~30k的PWM頻率較為普遍,幾百Hz的也有,實際上還是根據電機功率在測試時確定合適的PWM頻率范圍為宜。如下圖為實物測試,脈寬在變化,周期不變的PWM波。所加負載如下圖,為PWM控制電機調速實物測試,有刷直流電機的PWM無極調速,其中LED是并聯在電機輸入端的,其亮弱反映電機速度的變化。要點:
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