什么是PWM

脉冲宽度调制(PWM),是英文“Pulse Width Modulation”的缩写,简称脉宽调制,是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术,广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

pwm的频率:

是指1秒钟内信号从高电平到低电平再回到高电平的次数(一个周期);

也就是说一秒钟PWM有多少个周期。

单位:Hz

表示方式:50Hz 100Hz

pwm的周期:

T=1/f
周期=1/频率

50Hz = 20ms 一个周期

如果频率为50Hz ,也就是说一个周期是20ms 那么一秒钟就有 50次PWM周期。

占空比:

是一个脉冲周期内,高电平的时间与整个周期时间的比例。

单位: % (0%-100%)

表示方式:20%

周期:一个脉冲信号的时间

1s内测周期次数等于频率

脉宽时间: 高电平时间

上图中脉宽时间占总周期时间的比例,就是占空比

比方说周期的时间是10ms,脉宽时间是8ms 那么低电平时间就是2ms 总的占空比 8/8+2= 80%,这就是占空比为80%的脉冲信号。

而我们知道PWM就是脉冲宽度调制通过调节占空比,就可以调节脉冲宽度(脉宽时间) 而频率,就是单位时间内脉冲信号的次数,频率越大;

以20Hz 占空比为80% 举例 就是1秒钟之内输出了20次脉冲信号 每次的高电平时间为40ms。

我们换更详细点的图

上图中,周期为T,T1为高电平时间,T2 为低电平时间,假设周期T为 1s 那么频率就是 1Hz 那么高电平时间0.5s ,低电平时间0.5s 总的占空比就是 0.5 /1 =50%。

PWM原理

以单片机为例,我们知道,单片机的IO口输出的是数字信号,IO口只能输出高电平和低电平,假设高电平为5V 低电平则为0V 那么我们要输出不同的模拟电压,就要用到PWM,通过改变IO口输出的方波的占空比从而获得使用数字信号模拟成的模拟电压信号。

我们知道,电压是以一种连接1或断开0的重复脉冲序列被夹到模拟负载上去的(例如LED灯,直流电机等),连接即是直流供电输出,断开即是直流供电断开。通过对连接和断开时间的控制,理论上来讲,可以输出任意不大于最大电压值(即0~5V之间任意大小)的模拟电压。

比方说 占空比为50% 那就是高电平时间一半,低电平时间一半,在一定的频率下,就可以得到模拟的2.5V输出电压 那么75%的占空比 得到的电压就是3.75V。

pwm的调节作用来源于对“占周期”的宽度控制,“占周期”变宽,输出的能量就会提高,通过阻容变换电路所得到的平均电压值也会上升,“占周期”变窄,输出的电压信号的电压平均值就会降低,通过阻容变换电路所得到的平均电压值也会下降。

也就是,在一定的频率下,通过不同的占空比 即可得到不同的输出模拟电压。

pwm就是通过这种原理实现D/A转换的。

总结:PWM就是在合适的信号频率下,通过一个周期里改变占空比的方式来改变输出的有效电压。

PWM频率越大,相应越快,PWM输出呼吸灯,那么,PWM信号的实际作用是什么呢?我们以经常使用的呼吸灯举例:一般人眼睛对于80Hz 以上刷新频率则完全没有闪烁感。

频率太小的话看起来就会闪烁,那么我们平时见到的LED灯,当它的频率大于50Hz的时候,人眼就会产生视觉暂留效果,基本就看不到闪烁了,而是一个常亮的LED灯,你在1秒内,高电平0.5秒,低电平0.5秒,(频率1Hz)如此反复,那么你看到的电灯就会闪烁,但是如果是10毫秒内,5毫秒打开,5毫秒关闭,(频率100Hz) 这时候灯光的亮灭速度赶不上开关速度(LED灯还没完全亮就又熄灭了),由于视觉暂留作用,人眼不感觉电灯在闪烁,而是感觉灯的亮度少了,因为高电平时间(占空比)为50%,亮度也就为之前的50% ,频率很高时,看不到闪烁,占空比越大,LED越亮;频率很低时,可看到闪烁,占空比越大,LED越亮。

所以,在频率一定下,可以用不同占空比改变LED灯的亮度。使其达到一个呼吸灯的效果。

PWM对电机转速的控制

占空比可以实现对电机转速的调节,我们知道,占空比是高电平在一个周期之中的比值,高电平的所占的比值越大,占空比就越大,对于直流电机来讲,电机输出端引脚是高电平电机就可以转动,当输出端高电平时,电机会转动,但是是一点一点的提速,在高电平突然转向低电平时,电机由于电感有防止电流突变的作用是不会停止的,会保持这原有的转速。

以此往复,电机的转速就是周期内输出的平均电压值,所以实质上我们调速是将电机处于一种,似停非停,似全速转动又非全速转动的状态,那么在一个周期的平均速度就是我们占空比调出来的速度了,在电机控制中,电压越大,电机转速越快,而通过PWM输出不同的模拟电压,便可以使电机达到不同的输出转速。

当然,在电机控制中,不同的电机都有其适应的频率 频率太低会导致运动不稳定,如果频率刚好在人耳听觉范围,有时还会听到呼啸声。频率太高的电机可能反应不过来。

正常的电机频率在 6-16kHZ之间为好。

PWM对舵机的控制

舵机的控制就是通过一个固定的频率,给其不同的占空比的,来控制舵机不同的转角,舵机的频率一般为频率为50HZ,也就是一个20ms左右的时基脉冲,而脉冲的高电平部分一般为0.5ms-2.5ms范围。来控制舵机不同的转角,500-2500us的PWM高电平部分对应控制180度舵机的0-180度,以180度角度伺服为例,那么对应的控制关系是这样的:

0.5ms--------------0度;

1.0ms------------45度;

1.5ms------------90度;

2.0ms-----------135度;

2.5ms-----------180度;

END

声明:以上文章内容整理于网络,如涉及到版权问题,请第一时间与我们联系。这里是电子工程师学习天地,同时欢迎大家留言评论一起交流~

加入粉丝交流群

张飞实战电子为公众号的各位粉丝,开通了专属学习交流群,想要加群学习讨论/领取文档资料的同学都可以扫描图中运营二维码一键加入哦~ 

(广告、同行勿入)

在看点这里

免责声明: 该内容由专栏作者授权发布或作者转载,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。若内容或图片侵犯您的权益,请及时联系本站删除。侵权投诉联系:  [email protected]!

  • 临近春节,各方社交及应酬也变得多起来了,甚至一月份就排满了各式约见。有的是关系好的专业朋友的周末“恳谈会”,基本是关于2025年经济预判的话题,以及如何稳定工作等话题;但更多的预约是来自几个客户老板及副总裁们的见面,他们为今年的经济预判与企业发展焦虑而来。在聊天过程中,我发现今年的聊天有个很有意思的“点”,挺多人尤其关心我到底是怎么成长成现在的多领域风格的,还能掌握一些经济趋势的分析能力,到底学过哪些专业、在企业管过哪些具体事情?单单就这个一个月内,我就重复了数次“为什么”,再辅以我上次写的:《

    牛言喵语 2025-01-22 17:10 237浏览

  • 书接上回:【2022年终总结】阳光总在风雨后,启航2023-面包板社区  https://mbb.eet-china.com/blog/468701-438244.html 总结2019,松山湖有个欧洲小镇-面包板社区  https://mbb.eet-china.com/blog/468701-413397.html        2025年该是总结下2024年的喜怒哀乐,有个好的开始,才能更好的面对2025年即将

  • 高速先生成员--黄刚这不马上就要过年了嘛,高速先生就不打算给大家上难度了,整一篇简单但很实用的文章给大伙瞧瞧好了。相信这个标题一出来,尤其对于PCB设计工程师来说,心就立马凉了半截。他们辛辛苦苦进行PCB的过孔设计,高速先生居然说设计多大的过孔他们不关心!另外估计这时候就跳出很多“挑刺”的粉丝了哈,因为翻看很多以往的文章,高速先生都表达了过孔孔径对高速性能的影响是很大的哦!咋滴,今天居然说孔径不关心了?别,别急哈,听高速先生在这篇文章中娓娓道来。首先还是要对各位设计工程师的设计表示肯定,毕竟像我

    一博科技 2025-01-21 16:17 181浏览

  • IPC-2581是基于ODB++标准、结合PCB行业特点而指定的PCB加工文件规范。    IPC-2581旨在替代CAM350格式,成为PCB加工行业的新的工业规范。    有一些免费软件,可以查看(不可修改)IPC-2581数据文件。这些软件典型用途是工艺校核。    1. Vu2581        出品:Downstream     

    电子知识打边炉 2025-01-22 11:12 190浏览

  • 万万没想到!科幻电影中的人形机器人,正在一步步走进我们人类的日常生活中来了。1月17日,乐聚将第100台全尺寸人形机器人交付北汽越野车,再次吹响了人形机器人疯狂进厂打工的号角。无独有尔,银河通用机器人作为一家成立不到两年时间的创业公司,在短短一年多时间内推出革命性的第一代产品Galbot G1,这是一款轮式、双臂、身体可折叠的人形机器人,得到了美团战投、经纬创投、IDG资本等众多投资方的认可。作为一家成立仅仅只有两年多时间的企业,智元机器人也把机器人从梦想带进了现实。2024年8月1

    刘旷 2025-01-21 11:15 790浏览

  • 嘿,咱来聊聊RISC-V MCU技术哈。 这RISC-V MCU技术呢,简单来说就是基于一个叫RISC-V的指令集架构做出的微控制器技术。RISC-V这个啊,2010年的时候,是加州大学伯克利分校的研究团队弄出来的,目的就是想搞个新的、开放的指令集架构,能跟上现代计算的需要。到了2015年,专门成立了个RISC-V基金会,让这个架构更标准,也更好地推广开了。这几年啊,这个RISC-V的生态系统发展得可快了,好多公司和机构都加入了RISC-V International,还推出了不少RISC-V

    丙丁先生 2025-01-21 12:10 981浏览

  • 2024年是很平淡的一年,能保住饭碗就是万幸了,公司业绩不好,跳槽又不敢跳,还有一个原因就是老板对我们这些员工还是很好的,碍于人情也不能在公司困难时去雪上加霜。在工作其间遇到的大问题没有,小问题还是有不少,这里就举一两个来说一下。第一个就是,先看下下面的这个封装,你能猜出它的引脚间距是多少吗?这种排线座比较常规的是0.6mm间距(即排线是0.3mm间距)的,而这个规格也是我们用得最多的,所以我们按惯性思维来看的话,就会认为这个座子就是0.6mm间距的,这样往往就不会去细看规格书了,所以这次的运气

  • 现在为止,我们已经完成了Purple Pi OH主板的串口调试和部分配件的连接,接下来,让我们趁热打铁,完成剩余配件的连接!注:配件连接前请断开主板所有供电,避免敏感电路损坏!1.1 耳机接口主板有一路OTMP 标准四节耳机座J6,具备进行音频输出及录音功能,接入耳机后声音将优先从耳机输出,如下图所示:1.21.2 相机接口MIPI CSI 接口如上图所示,支持OV5648 和OV8858 摄像头模组。接入摄像头模组后,使用系统相机软件打开相机拍照和录像,如下图所示:1.3 以太网接口主板有一路

  • 故障现象 一辆2007款日产天籁车,搭载VQ23发动机(气缸编号如图1所示,点火顺序为1-2-3-4-5-6),累计行驶里程约为21万km。车主反映,该车起步加速时偶尔抖动,且行驶中加速无力。 图1 VQ23发动机的气缸编号 故障诊断接车后试车,发动机怠速运转平稳,但只要换挡起步,稍微踩下一点加速踏板,就能感觉到车身明显抖动。用故障检测仪检测,发动机控制模块(ECM)无故障代码存储,且无失火数据流。用虹科Pico汽车示波器测量气缸1点火信号(COP点火信号)和曲轴位置传感器信

  • 数字隔离芯片是一种实现电气隔离功能的集成电路,在工业自动化、汽车电子、光伏储能与电力通信等领域的电气系统中发挥着至关重要的作用。其不仅可令高、低压系统之间相互独立,提高低压系统的抗干扰能力,同时还可确保高、低压系统之间的安全交互,使系统稳定工作,并避免操作者遭受来自高压系统的电击伤害。典型数字隔离芯片的简化原理图值得一提的是,数字隔离芯片历经多年发展,其应用范围已十分广泛,凡涉及到在高、低压系统之间进行信号传输的场景中基本都需要应用到此种芯片。那么,电气工程师在进行电路设计时到底该如何评估选择一

  • 飞凌嵌入式基于瑞芯微RK3562系列处理器打造的FET3562J-C全国产核心板,是一款专为工业自动化及消费类电子设备设计的产品,凭借其强大的功能和灵活性,自上市以来得到了各行业客户的广泛关注。本文将详细介绍如何启动并测试RK3562J处理器的MCU,通过实际操作步骤,帮助各位工程师朋友更好地了解这款芯片。1、RK3562J处理器概述RK3562J处理器采用了4*[email protected]+Cortex-M0@200MHz架构。其中,4个Cortex-A53核心作为主要核心,负责处理复杂

    飞凌嵌入式 2025-01-24 11:21 133浏览