PWM是什么,有哪些用處?

      單片機可以輸出PWM信號,但是PWM信號的功率不夠無法直接用來驅動負載,必須通過控制功率器件在去控制負載。

      PWM信號控制負載的情況非常多見。

      在工控行業,PWM信號可以用來調節電機轉速

      、調節變頻器

      以及BLDC電機驅動

      等;

      在LED照明行業,可以通過PWM來控制LED燈的亮暗變化

      ;

      還可以通過PWM信號來控制無源蜂鳴器發出簡單的聲音

      以及實現功率繼電器的線圈節能

      等。

      1 PWM信號控制負載的原理

      PWM

      是脈沖寬度調制,具有兩個非常重要的參數:

      頻率

      和占空比

      。

      頻率和周期是互為倒數的,占空比是指一個周期內高電平所占的比例。

      PWM信號就是根據需求調節占空比的大小以實現負載端電壓的線性變化。

      PWM信號的幾個參數,以及占空比所對應的平均電壓如下圖所示。

      2 PWM通過調節占空比改變負載兩端的電壓

      這種方式的典型應用有如下場景:

      1)控制LED

      燈的亮暗變化,通過PWM信號占空比的變化,可以實現流過LED電流的不同,實現LED亮暗的漸變;

      2)PWM信號用于繼電器線圈的節能,對于功率繼電器而言,所需要的吸合力比較大,流過線圈的電流比較大,而在穩定吸合之后,又不需要這么大的電流,怎么辦?

      就可以通過PWM來改變線圈兩端的電壓,從而實現線圈的節能,對節能起到重要作用。

      PWM控制繼電器實現節能的原理如下圖所示。

      在線圈上電之初,先恒定輸出大約500ms的高電平,讓繼電器穩定吸合,之后控制端輸出一定占空比的方波信號,使線圈兩端的平均電壓降低,但是高于釋放電壓,以此來實現節能的目的。

      3 PWM信號用來實現電機調速

      PWM用來驅動電機和調節電機轉速是非常重要的內容,如BLDC電機驅動以及變頻器調速都是PWM來實現的。

      PWM在調節有刷電機的轉速時經常會用到H橋電路。

      所謂H橋電路是由四個功率開關器(比如三極管、MOS管等)件所構成的電路,每個橋臂的上下管子不同時導通,每次都是對角導通。

      PWM電機正轉調速的模型如下圖所示。

      電機正轉PMW調速

      上圖中,管子QB和QC導通,兩外兩個導通,讓QA處于暢通狀態,讓QD通過PWM來控制,這樣就可以通過PWM來調節電機兩端的平均電壓,改變流過電機的電流,實現電機速度調節的目的,電機的電流方向為:

      VCC→QA→電機→QD→GND。

      電機反轉PMW調速

      將電機反轉調速的話,其原理與面描述的一致。

      QA和AD管子截止,QC處于常通狀態,而QB用PWM來控制,通過控制PWM的占空比實現了電機反轉調速的目的。

      如下圖所示。

      電機反轉調速的電流方向:

      VCC→QC→電機→QB→GND。

      PWM在電子行業是非常重要的信號,使用廣泛、應用較多,應該引起初學者的注意。

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