其實關于PWM脈沖寬度調制講的最詳細的應該在電力電子里面,然而平時用的最多的就是在一些的程序控制里面。
1.PWM定義
脈沖寬度調制(PWM)是一種對模擬信號電平進行數字編碼的方法。通過高分辨率計數器的使用,方波的占空比被調制用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。PWM信號仍然是數字的,因為在給定的任何時刻,滿幅值的直流供電要么完全有(ON),要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復脈沖序列被加到模擬負載上去的。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候,斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠,任何模擬值都可以使用PWM進行編碼。
2.PWM控制的基本原理
理論基礎:沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環節上時,其效果基本相同。沖量指窄脈沖的面積。效果基本相同,是指環節的輸出響應波形基本相同。低頻段非常接近,僅在高頻段略有差異。
3.PWM相關概念
占空比:就是輸出的PWM中,高電平保持的時間與該PWM的時鐘周期的時間之比。
在很多的控制中,會經常用的占空比,也就是在一個周期內高電平的時間占整個周期的比例。
頻率:假設一個PWM的頻率是1KHz,那么它的周期就是1ms,如果它是方波的話,占空比就是50%,高電平的時間等于低電平的時間等于0.5ms。如果高電平的時間為200us,那么它的占空比就是20%。
分辨率:最小能達到的值,如8位的PWM,理論的分辨率就是1:255(單斜率), 16位的的PWM理論就是1:65535(單斜率)。
分辨率的意思就是把一個周期的時間分成了多少份。如果是10份,那么占空比的精度就為10%。如果分成1000分,那么占空比的精度就為0.1%。
4.使用單片機產生PWM
一般的單片機輸出PWM都會在定時器這部分有介紹,它的基本原理是不變的,只是不同的單片機程序設計起來略有有不同的,但還是大同小異。
在51單片機中,使用一個定時器中斷,在中斷中設置一個變量,只需要求反就能得到一個方波,這里就不細說了,但很多時候在理論計算上是沒有問題的,但是用示波器測試的時候發現與理論相差過大,這邊必須要考慮下中斷中的語句使用時間。如果定時器中斷是10us,那么在51中,單條語句最少運行時間也得需要幾us,中斷語句過多的話就會出現特變大的誤差。
stm32單片機:
32單片機有它固定的PWM輸出配置,這里需要明白兩個詞:自動重裝載值和預分頻系數。F1單片機的系統頻率是72MHz,如果需要的頻率是10KHz,預分頻系數設置成7199(7200-1);自動重裝載值就是上面說的分辨率,最大值為65535(16位)。
占空比的大小是比較值和自動重裝載值比值。
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