PWM控制电路设计
电力电子PWM设计
电力电子PWM设计
电力电子PWM设计
在现代电力系统中，PWM技术已经成为了一个重要的设计手段。PWM(脉冲宽度调制)技术是一种控制电路的技术，它可以将电压或电流转换成一个固定频率高的脉冲信号。由于脉冲具有可调节的宽度和高度，因此可以在实际应用中控制不同的电压或电流，实现自动化控制。
电力电子PWM设计是指将PWM技术应用于电力电子控制器的设计中，用于实现对电力信号的控制和管理。在电力电子PWM设计中，PWM信号可以用于控制各种电机驱动器、电源或逆变器等设备，以实现精确的负载控制和能量管理。
PWM技术的应用可以有效地增加电力电子设备的效率和可靠性。在电力电子PWM设计中，通常采用的PWM技术有单极性和双极性PWM技术。这些技术都有各自的优缺点。单极性PWM技术可以减轻电压压降并高效控制电流，而双极性PWM技术能够在低功率情况下提供更好的波形质量。
在进行电力电子PWM设计之前，需要充分分析和了解系统的特性和要求。然后根据系统的特性和要求选择合适的PWM技术，并将其应用到电力电子系统的设计中。
在PWM技术的应用中，需要关注一些重要的设计问题。首先，为了获得更好的电流控制，需要掌握PWM波形的调制
技术。其次，在使用PWM技术进行电源控制时，需要注意限制击穿电压和保证输出的稳定性。
在电力电子PWM设计中，需要注意的另一个重要问题是EMI(电磁干扰)的控制。由于PWM信号的高频特性，可能会在电路中产生大量的EMI干扰。因此，必须采取一些措施，如电路滤波和屏蔽等，以保证EMI的控制和系统的稳定性。
PWM控制电路原理
PWM控制电路原理
PWM（Pulse Width Modulation）控制电路是一种通过改变矩
形波脉宽来控制电压或电流输出的技术。它通过在一个周期内改变矩形波的高电平时间（即脉宽），从而改变电路输出的平均值。
PWM控制电路的原理基于以下几个要点：
1. 时钟信号：PWM控制电路需要一个时钟信号作为基准。这
个时钟信号的频率决定了矩形波的周期。
2. 设定值（Set Point）：PWM控制电路的输入是一个设定值，即所期望的输出值。例如，如果控制电路是用来控制电机的转速，设定值就是所期望的转速。
3. 反馈信号：PWM控制电路通过一个反馈信号来获取实际的
输出值。例如，对于电机转速控制电路，可以使用一个速度传感器来获取实际转速。
4. 比较器：PWM控制电路会将设定值和反馈信号进行比较，
得到一个误差值。比较器通常会产生一个高电平或低电平的输出，表示误差的方向。
5. 控制器：PWM控制电路的核心是一个控制器，它根据比较
器的输出来调整矩形波的脉宽。控制器可以采用不同的算法，例如比例控制、积分控制和微分控制等。
6. 动作执行器：PWM控制电路的最终目的是通过改变输出的平均值来控制某个设备或系统。动作执行器可以是一个开关，也可以是一个控制电压或电流的电路。
根据控制器的算法不同，PWM控制电路可以实现不同的控制效果，例如稳定输出、精确调节和快速响应等。它在各个领域都有应用，包括电机控制、照明调光、数码电子和通信等。
PWM控制电路的基本构成工作原理
PWM控制电路的基本构成工作原理
PWM（Pulse Width Modulation）控制电路广泛应用于各种电子设备和电源控制中。它通过调节脉冲的宽度，实现对输出电压或电流的精确控制。以下是PWM控制电路的基本构成和工作原理。
基本构成：
1.锯齿波发生器：产生标准的锯齿波信号，通常由一个比较器和一个RC电路组成。
2.比较器：比较输入信号与参考电平，输出高电平或低电平。
3.比较脉冲控制时间：根据比较器输出的结果，调整脉冲的宽度。
4.信号调制器：将比较脉冲转换为PWM信号的模块。
5.输出驱动器：根据PWM信号，驱动输出负载。
工作原理：
1.锯齿波发生器产生标准的锯齿波信号。每当锯齿波上升到一定程度时，宽度与输入信号比较的脉冲就会产生。
2.比较器对输入信号和参考电平进行比较。如果输入信号大于参考电平，则比较器输出高电平；如果输入信号小于参考电平，则比较器输出低电平。
3.比较脉冲控制时间将比较器输出的高低电平转换为脉冲的宽度。通常使用一个计数器来计数锯齿波的上升沿和下降沿的时间。
4.信号调制器将比较脉冲转换为PWM信号。这可以通过调整脉冲宽度的方法来实现，例如使用一个电容和一个双比较器。
5.输出驱动器根据PWM信号驱动输出负载。根据PWM信号的占空比（高电平时间与一个周期时间比值），控制输出负载的电流或电压。
1.改变占空比即可实现对负载电流或电压的精确控制。可以在不改变电源电压的情况下，调节负载的电流或电压大小。
2.可以实现功率放大。PWM控制电路可以通过调整占空比来实现功率放大，以提高效率。
PWM整流电路及其控制方法
PWM整流电路及其控制方法
引言
PWM（脉宽调制）技术是一种常用的电磁能源转换技术，广泛应用于各种电力电子设备中。在电力转换中，如何实现高效率、低功率损失的能源转换一直是研究的热点之一。PWM整流电路是一种典型的能源转换电路，它通过控制开关器件的导通时间来实现电源直流化的同时降低功率损耗。本文将介绍PWM整流电路的基本原理、关键元件以及控制方法。
PWM整流电路的基本原理
PWM整流电路主要由开关器件、滤波电容、感性元件和控制电路组成。其基本原理是将输入交流电通过开关器件进行脉宽调制，从而获得平均值等于输出直流电压的脉冲电流。通过滤波电容以及感性元件对脉冲电流进行平滑处理，得到稳定的直流输出电压。
开关器件的选择
在PWM整流电路中，开关器件是实现脉宽调制的关键部件。常见
的开关器件有MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和IGBT
（绝缘栅双极型晶体管）两种。MOSFET具有开关速度快、损耗小的
特点，适用于低功率应用；而IGBT则适用于高功率应用，具有较高的
承受电压和电流能力。
滤波电容和感性元件
滤波电容和感性元件是PWM整流电路中的关键元件，它们的作用
是对脉冲电流进行平滑处理。滤波电容可以存储电荷并平滑输出电流，而感性元件则可以平滑输出电压。合理选择滤波电容和感性元件的值
可以在保证输出电压稳定的同时减小纹波电流和纹波电压。
控制方法
PWM整流电路的控制方法主要有两种：固定频率控制和变频控制。固定频率控制是指在整个转换过程中，开关器件的频率保持不变。这
种控制方法简单可靠，但效率较低。变频控制是根据输出电压的需求，自适应地改变开关器件的频率，以提高整流效率。变频控制方法相对
开关电源PWM控制电路芯片的设计
开关电源PWM控制电路芯片的设计
开关电源是现代电子设备中常见的电源类型，它具有高效、稳定的特点，因此在各种电子设备中被广泛应用。而PWM（脉宽调制）控制技术则是开关电源中常用的一种控制方式，它通过调节开关管的导通时间来实现电源输出电压的稳定调节。本文将介绍开关电源PWM控制电路芯片的设计原理和步骤。
在开关电源PWM控制电路芯片的设计中，首先需要确定所需的电源输出电压范围和稳定性要求。根据这些要求，选择合适的功率开关管和电感元件，并根据输出电流和电源电压计算出所需的功率开关管电流和电感元件电感值。
接下来，设计PWM控制电路的核心部分——控制芯片。常用的PWM控制芯片有TL494、UC3842等。这些芯片具有丰富的功能和良好的稳定性，可满足大多数开关电源的控制需求。选择合适的芯片后，需要根据电源输出电压范围和稳定性要求，调整芯片内部的参考电压和反馈电压，以实现所需的输出电压。同时，根据电源输出电流和开关频率，设置芯片内部的电流限制和频率调节参数，以保证电源的稳定性和可靠性。
在设计完成后，需要进行电路的仿真和调试。利用仿真软件，可以对电路进行各种参数的调节和优化，以达到更好的性能。在进行实际调试时，需要对电路的各个部分进行逐步测试，包括输
入滤波电路、PWM控制电路和输出滤波电路。通过测量输出电压和电流的稳定性和纹波性，以及开关管和电感元件的工作状态，来评估电路的性能和稳定性。
最后，根据实际应用需求，选择合适的保护电路和反馈控制电路，以提高电路的可靠性和安全性。常见的保护电路包括过流保护、过压保护和短路保护等，而反馈控制电路可以实现电源的恒压或恒流输出，以适应不同的负载需求。
pwm调光灯控制电路的设计
pwm调光灯控制电路的设计
PWM调光灯控制电路的设计包括以下几个步骤：
1.确定系统功能和性能要求：根据实际需求，明确系统的功能和性能要求，如调光范围、响应时间、稳定性等。
2.选择合适的PWM信号源：PWM信号源是控制电路的核心，可以选择集成PWM控制器或者自行设计。选择时需要考虑其频率、占空比可调性、稳定性等指标。
3.设计驱动电路：根据LED灯的特性和系统需求，设计合适的驱动电路。需要考虑LED灯的电压、电流参数，确保其能够正常工作。同时，还需考虑驱动电路的效率、功耗等问题。
4.设计信号处理电路：信号处理电路的作用是对输入信号进行处理，以满足PWM控制器的需求。根据PWM信号源的要求，设计相应的信号处理电路，如波形整形、幅度调整等。
5.搭建硬件平台：根据设计需求，搭建相应的硬件平台，包括电源模块、PCB板、连接线等。确保硬件平台的稳定性和可靠性。
6.测试和调试：在完成硬件搭建后，进行测试和调试。通过调整PWM信号源的参数，观察LED灯的亮度和闪烁情况，确保其符合设计要求。
7.优化和改进：根据测试结果，对设计进行优化和改进，提高系统的性能和稳定性。
总之，PWM调光灯控制电路的设计需要综合考虑系统的功能和性能要求、LED灯的特性和驱动要求、PWM信号源的需求等因素。在设
计和实现过程中，需要注重细节和测试验证，确保系统的稳定性和可靠性。
脉宽调制(PWM)控制电路
τT
tΒιβλιοθήκη Baidu
Oτ
T
O t
τT
t
uP+uk+u0
T/2
uc
O
ucm
T
T
1 2
1
uc ucm
典型脉宽调制电路
uL
E UL
O
τ
T
T+τ
2T
t
uL E
UL
O
τ
T
T+τ
2T
t
典型脉宽调制电路
锯齿波脉宽调制器
8
6
5 3
2
7
4 1
8
典型脉宽调制电路
6
锯齿波脉宽调制器
5
3
2
7
Ec
R1
C3
4
8
R2
R
ct 7
NE555
VD2 R15
V2
V5
R16
R11
R17
V4
uo2
R12
R18
-Ec
典型脉宽调制电路 三角波脉宽调制器
uk-uP
uk-uP
uk-uP
+1.2V
uk
O
O
O
-1.2V
t
t
t
uk
uo1
uo1
uo1
几种PWM控制方法
几种PWM控制方法
PWM（脉宽调制）是一种广泛应用于电子设备中的控制方法，通过控制信号的脉冲宽度来改变电路或设备的输出功率。以下是几种常见的PWM 控制方法：
1.定频PWM控制
定频PWM控制是一种简单而常见的PWM控制方法，通过将固定频率的脉冲信号与一个可变的占空比相乘来实现控制。脉冲的高电平时间代表设备处于工作状态的时间比例，而低电平时间代表设备处于停止状态的时间比例。定频PWM控制可通过调整脉冲的占空比来改变输出功率，但频率固定不变。
2.双边PWM控制
双边PWM控制是一种可调节频率和占空比的PWM控制方法。与定频PWM不同的是，双边PWM控制可以根据需求调整脉冲的频率和占空比。通过改变脉冲的频率和占空比，可以获得较高的精度和更灵活的控制效果。
3.单脉冲宽度调制（SPWM）
单脉冲宽度调制是一种通过调整脉冲宽度的PWM控制方法。与常规PWM不同的是，SPWM控制中只有一个脉冲被发送，其宽度和位置可以根据需求进行调整。SPWM控制常用于逆变器和交流驱动器等高精度要求的应用，可以实现比其他PWM控制方法更精确的波形控制。
4.多级PWM控制
多级PWM控制是一种在多个层次上进行PWM调制的控制方法。通过将一系列的PWM信号级联起来，每个PWM信号的频率和占空比不同，可以实
现更高精度和更复杂的波形控制。多级PWM控制常用于高性能电机驱动器、中央处理器(CPU)和功率放大器等需要高精度信号处理的应用。
5.空间矢量调制（SVPWM）
空间矢量调制是一种通过调整电压矢量的方向和大小来实现PWM控制
的方法。SVPWM通过控制电压矢量之间的切换来生成输出波形，可以实现
如何设计简单的PWM调制器电路
如何设计简单的PWM调制器电路如下是一个关于如何设计简单的PWM调制器电路的文章：
如何设计简单的PWM调制器电路
在电子系统中，脉宽调制（PWM）是一种常用的技术，用于产生可变频率的脉冲信号。PWM调制器电路可以用于电机驱动、LED亮度控制、音频处理等各种应用场景。本文将介绍如何设计一个简单且有效的PWM调制器电路。
一、PWM调制原理
PWM调制是通过改变脉冲信号的宽度来控制信号的特定属性，例如频率和幅度。脉冲信号的占空比决定了信号周期内高电平和低电平的时间比例。通过调整占空比，可以实现不同的输出效果。
二、所需材料
在设计PWM调制器电路时，我们需要准备以下材料：
1. 555定时器集成电路（IC）
2. 可调电阻器（电阻大小根据需求而定）
3. 电容（容值根据需求而定）
4. NPN晶体管
5. 负载电阻
6. 电源
三、PWM调制器电路设计步骤
以下是一个简单的PWM调制器电路设计步骤：
1. 连接电源和地线：将电源的正极引脚连接到555定时器芯片的VCC引脚上，将电源的负极引脚连接到芯片的GND引脚上。
2. 连接电容和电阻：将一个电容的一端连接到芯片的引脚2（TRIGGER）上，另一端连接到芯片的引脚6（THR)上。同时，将一个可变电阻的一个端口连接到芯片的引脚7（DISCHARGE）上，另一个端口连接到芯片的引脚8（VCC）上。
3. 连接晶体管：将一个NPN晶体管的发射极连接到芯片的引脚3（OUT）上，基极连接到芯片的引脚7（DISCHARGE）上, 集电极连接到负载电阻上，并将负载电阻的另一端连接到电源的负极。
pwm控制继电器方法电路
pwm控制继电器方法电路
在电子领域中，PWM（脉冲宽度调制）技术被广泛应用于控制各
种电路和设备。而控制继电器也是PWM技术的一个重要应用方向。本文将介绍PWM控制继电器的方法电路，帮助读者更好地了解这一领域的知识，从而能够在实际应用中灵活运用。
1. PWM技术简介
PWM技术是一种通过改变脉冲信号的占空比来实现对电路的控制
的技术。在PWM信号中，占空比是指高电平时间与周期的比值。通过调节占空比，可以控制输出信号的平均功率，从而实现对电路的精确
控制。
2. PWM控制继电器的原理
继电器是一种电器控制器件，通过电磁吸引力实现打开或关闭电路。在使用PWM技术控制继电器时，我们可以通过改变PWM信号的占空
比来控制继电器的通断状态。当PWM信号的占空比较大时，继电器闭合；当PWM信号的占空比较小时，继电器断开。
3. PWM控制继电器的方法
为了实现PWM控制继电器，我们需要设计一个PWM发生器电路。这个电路主要包括555定时器、比较器、继电器等组件。
首先，我们需要将555定时器工作在双稳态触发模式。通过设置
555定时器的电阻和电容数值，可以确定PWM信号的频率和占空比。
然后，将555定时器的输出接入比较器，比较器的另一输入接入一个
可调电平信号。这样，当555定时器输出的PWM信号的占空比大于可调电平信号时，比较器输出高电平，闭合继电器；反之，断开继电器。
4. PWM控制继电器方法电路图
下面是PWM控制继电器的方法电路图：
【在这里插入电路图】
在电路图中，我们可以看到555定时器通过R1、R2和C1来确定PWM信号的频率和占空比。输出PWM信号经过比较器U1与可调电
pwm控制电路设计
PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）是一种常用的电子控制技术，通过改变信号的脉冲宽度来控制电路的输出功率。下面是PWM控制电路的设计步骤：
1. 确定控制信号的频率：PWM信号的频率决定了控制电路的响应速度和输出精度。一般情况下，PWM信号的频率在几十kHz到几百kHz之间。
2. 确定控制信号的占空比：占空比是指PWM信号中高电平的时间占整个周期的比例。占空比决定了输出电路的平均功率。一般情况下，占空比在0%到100%之间。
3. 选择PWM控制器：PWM控制器是用来生成PWM信号的电路。常见的PWM控制器有555定时器、微控制器等。根据具体的应用需求选择合适的PWM控制器。
4. 设计PWM输出电路：根据PWM控制器的输出信号，设计相应的输出电路。输出电路可以是MOSFET、三极管等，用来控制负载的通断。
5. 调试和优化：完成PWM控制电路的设计后，进行调试和优化。通过观察输出波形和测量输出功率，调整控制信号的
频率和占空比，以达到期望的控制效果。
需要注意的是，PWM控制电路设计需要根据具体的应用需求进行调整和优化。以上是一个基本的设计流程，具体的设计细节还需要根据具体情况进行进一步研究和实践。
PWM控制电路的基本构成与工作原理
PWM控制电路的基本构成与工作原理
PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）控制电路是一种常见的
电路，用于控制电信号的占空比，进而控制电路的输出功率，常用于调光、调速、电机驱动等应用领域。本文将从基本构成和工作原理两个方面详细
介绍PWM控制电路。
一、基本构成
比较器是PWM控制电路的核心部件之一，其作用是将参考信号与待控
信号进行比较，产生一个变化的PWM信号输出。比较器一般由运算放大器
组成，常见的有自激振荡比较器、电压比较器等。
2.产生脉冲的器件
产生脉冲信号的器件根据具体应用不同可以有多种选择，常见的有
555定时器、微控制器、FPGA等。这些器件可根据输入的控制信号产生不
同占空比的脉冲信号，供比较器进行比较。
3. 电阻电容网络（RC Network）
电阻电容网络一般用于滤波，去除脉冲信号中的高频成分，使得PWM
信号更平稳。其具体电路结构根据具体应用而定。
二、工作原理
1.参考信号的生成
2.脉冲信号的产生与宽度控制
脉冲信号是通过产生脉冲的器件产生，其周期由电路中的电容和电阻
决定，频率可调。产生脉冲的器件将参考信号与产生的脉冲信号进行比较，
根据比较结果决定脉冲的宽度。比较器根据输入信号的高低电平判断输出脉冲宽度。
3.输出信号的放大与调节
PWM信号经过比较器产生之后，经过输出级进行放大，以驱动实际负载。输出级一般由功率放大器构成，可根据具体应用选择不同类型的放大器。放大器会将PWM信号的占空比进行放大，控制负载的输出功率。
在PWM控制电路中，占空比是一个重要的参数，代表了脉冲信号高电平的时间与一个周期的比例。占空比的大小决定了输出功率的大小。当占空比为0时，输出功率为0；当占空比为100%时，输出功率最大。
常用pwm控制芯片及电路工作原理
常用pwm控制芯片及电路工作原理
常用PWM控制芯片及电路工作原理
一、引言
脉宽调制（PWM）是一种常用的电子技术，用于控制电子设备的输出信号的占空比。常见的PWM控制芯片和电路广泛应用于各个领域，如电机驱动、LED亮度控制、音频放大等。本文将介绍几种常用的PWM控制芯片及其工作原理。
二、常用PWM控制芯片和电路
1. NE555
NE555是一种经典的PWM控制芯片，被广泛应用于各种电子设备。其工作原理基于一个比较器和一个RS触发器构成的控制电路。NE555通过调节电阻和电容的值，可以实现不同的调制周期和占空比。
2. Arduino
Arduino是一种开源的单片机平台，它内置了PWM功能，可以通过编程来控制输出的PWM信号。Arduino的PWM输出信号是通过改变数字输出引脚的电平和占空比来实现的。通过编写代码，可以轻松地控制PWM信号的频率和占空比。
3. 555定时器与MOS管
这种PWM控制电路的原理是利用NE555定时器和MOS管组成的开关
电路。NE555定时器负责产生固定频率的方波信号，而MOS管则根据方波信号的占空比进行开关控制。通过调节NE555的电阻和电容值，可以实现不同的PWM频率和占空比。
4. 软件PWM
软件PWM是通过编程实现的一种PWM控制方式，主要用于一些资源有限的单片机系统。它通过周期性地改变输出引脚的电平和占空比来模拟PWM信号。软件PWM的实现原理是使用定时器中断来触发状态改变，并通过软件计数器来控制占空比。
三、PWM控制原理
PWM控制的基本原理是通过改变信号的占空比来控制输出的平均功率。占空比是指PWM信号高电平的时间与一个周期的比值。例如，如果一个PWM信号周期为1ms，高电平时间为0.5ms，则占空比为50%。占空比越大，输出信号的平均功率越大。
PWM控制电路的基本构成及工作原理
PWM控制电路的基本构成及工作原理
PWM（脉宽调制）控制电路的基本构成主要包括脉宽调制模块、比较器和滤波器。
脉宽调制模块是产生PWM信号的核心部分，一般由一个可调的控制电压源和一个可变的参考电压源组成。控制电压源决定了PWM信号的占空比（高电平时间与周期的比值），参考电压源决定了PWM信号的频率。通过调节控制电压源的大小，可以控制PWM信号的占空比，从而实现对输出电压或电流的控制。
比较器用于比较PWM信号与待控制设备的参考信号。当PWM信号的电平高于参考信号时，比较器输出高电平；当PWM信号的电平低于参考信号时，比较器输出低电平。比较器的输出信号可以作为控制信号，用于控制待控制设备的工作状态。
滤波器用于平滑PWM信号，将其转化为连续的模拟控制信号。滤波器可以采用低通滤波器，通过去除PWM信号中的高频部分，来得到平滑的模拟控制信号。平滑后的控制信号可以用于控制电机的转速、亮度调节等应用。
PWM控制电路的工作原理是通过快速切换高电平和低电平两个状态来模拟输出信号的变化。当PWM信号的占空比增大时，高电平时间增加，输出信号的幅值也随之增大；当PWM信号的占空比减小时，高电平时间减少，输出信号的幅值也随之减小。通过调节PWM信号的占空比，可以实现对输出信号的精确控制。
PWM控制电路的基本构成工作原理
PWM控制电路的基本构成工作原理
PWM（脉宽调制）控制电路是一种通过改变信号的脉冲宽度来控制输出的电路。它主要由比较器、计时器、比较器输出、滤波器和输出负载组成。下面将详细介绍PWM控制电路的基本构成和工作原理。
（一）比较器
比较器是PWM控制电路中最重要的组成部分之一、它的作用是将输入信号与一个参考电平进行比较，并根据比较结果产生输出信号。比较器通常采用运算放大器或其他特殊设计的集成电路实现。
（二）计时器
计时器是PWM控制电路的另一个重要组成部分。它用于生成一个固定频率的基准信号，并根据输入信号的脉冲宽度来产生一个与输入信号相关的计时值。计时器通常采用计数器和定时器结合的方式实现。
（三）比较器输出
比较器输出是根据比较器的比较结果产生的。它通常是一个具有固定频率的方波信号，脉冲宽度的大小由输入信号的电平确定。比较器输出信号的脉冲宽度与输入信号电平的关系决定了PWM控制电路的输出特性。
（四）滤波器
滤波器用于将比较器输出的方波信号转换为平滑的模拟输出信号。在PWM控制电路中，滤波器通常采用低通滤波器，以去除方波信号中的高频成分，得到平滑的模拟输出信号。
（五）输出负载
输出负载是PWM控制电路的最终控制对象。它可以是直流电机、电阻、二极管等各种电子设备和元件。PWM控制电路通过调整输出信号的脉冲宽
度来控制输出负载的工作状态。
1.输入信号与参考电平比较：PWM控制电路中的比较器将输入信号与
一个参考电平进行比较。如果输入信号的电平高于参考电平，则比较器的
输出为高电平；如果输入信号的电平低于参考电平，则比较器的输出为低
PWM控制电路设计
PWM控制电路设计
PWM（脉宽调制）是一种用于控制模拟信号的数字技术，广泛应用于
电力电子和通信领域。PWM控制电路的设计是一个非常重要的任务，下面
将介绍PWM控制电路的设计过程，并给出一个具体的设计示例。
1.确定输入和输出信号要求：首先需要明确输入信号的特性和输出信
号的要求。输入信号通常是一个参考信号，输出信号则是根据输入信号和
其中一种控制逻辑产生的脉冲信号。
2.选择PWM控制器：根据输入和输出信号的要求，选择一个合适的PWM控制器。常见的PWM控制器有555定时器、MCU（单片机）和专用的PWM控制芯片等。
3.设计稳压电源：PWM控制电路通常需要一个稳压电源，以提供所需
的电压和电流。稳压电源的设计需要考虑输入电压范围、输出电压和电流
等参数。
4.设计驱动电路：PWM控制电路通常需要一个驱动电路，将PWM控制
器的输出信号转换为所需的电压和电流。根据输出信号的要求，可以选择
合适的放大器、开关电源或MOSFET等组成驱动电路。
5.设计滤波电路：PWM控制电路产生的输出信号是一个脉冲信号，通
常需要通过滤波电路将其转换为模拟信号。滤波电路可以选择RC滤波器、LC滤波器或者低通滤波器等。
6.进行仿真和调试：在设计完成后，需要进行仿真和调试，验证PWM
控制电路的性能和稳定性。可以使用电路仿真软件，如SPICE，对PWM控
制电路进行仿真，并根据仿真结果进行调整和优化。
下面是一个具体的PWM控制电路设计示例：
假设要设计一个PWM控制电路，输入是一个0-5V的参考电压，输出
是一个0-10V的脉冲信号，脉冲宽度从0%到100%可调。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
PWM控制电路设计
CYBERNET 应用系统事业部
LED照明作为新一代照明受到了广泛的关注。仅仅依靠LED封装并不能制作出好的照明灯具。本文主要从电子电路、热分析、光学方面阐述了如何运用LED特性进行设计。
在上一期的“LED驱动电路设计－基础篇”中，介绍了LED的电子特性和基本的驱动电路。遗憾的是，阻抗型驱动电路和恒电流源型驱动电路，大围输入电压和大电流中性能并不强，有时并不能发挥出LED的性能。相反，用脉冲调制方法驱动LED电路，能够发挥LED的多个优点。这次主要针对运用脉冲调制的驱动电路进行说明。
PWM是什么？
脉冲调制英文表示是Pulse Width Modulation，简称PWM。PWM是调节脉冲波占空比的一种方式。如图1所示，脉冲的占空比可以用脉冲周期、On-time、Off-time表示，如下公式：占空比＝On-time（脉冲的High时间）/ 脉冲的一个周期（On-time + Off-time）
Tsw（一周期）可以是开关周期，也可以是Fsw=1/Tsw的开关频率。
图1 Pulse Width Modulation (PWM)
在运用PWM的驱动电路中，可以通过增减占空比，控制脉冲一个周期的平均值。运用该原理，如果能控制电路上的开关设计（半导体管、MOSFET、IGBT等）的打开时间（关闭时间），就能够调节LED电流的效率。这就是接下来要介绍的PWM控制。PWM信号的应用
PWM控制电路的一个特征是只要改变脉冲幅度就能控制各种输出。图2的降压电路帮助理解PWM的控制原理。在这个电路中，将24V的输入电压转换成12V，需要增加负载。负载就是单纯的阻抗。电压转换电路的方法有很多，运用PWM信号的效果如何呢？
图2 降压电路
在图2的降压电路中取PWM控制电路，如图3所示。MOSFEL作为开关设计使用。当PWM 信号的转换频率数为20kHz时，转换周期为50μs。PWM信号为High的时候，开关为On，电流从输入端流经负载。当PWM信号处于Low状态时，开关Off，没有输入和输出，电流也断掉。
这里尝试将PWM信号的占空比固定在50％，施加在开关中。
开关开着的时候电流和电压施加到负载上。开关关着的时候因为没有电流，所以负载的供给电压为零。如图4绿色的波形、V（OUT）可在负载中看到输出电压。
图3 运用PWM信号的降压电路
图4 解析结果占空比：50％
输入电压是直流，通过脉冲信号得到输出电压在负载的前端（开关的后端）插入平滑电路，就可以得到如图4所示的茶色的波形。输出脉冲的平均值约12V时，直流电压可以供给负载。
但如果不是12V，而是想得到6V的输出电压时，应该怎么做？PWM控制的优点实际就在此。只需改变脉冲幅度就可以了。实际上，只需设定占空比为25％就可以得到平均输出6V的电压。图5和图6表示的是这种情况下的电路和解析结果。
图5 运用PWM信号的降压电路
图6 解析结果占空比约25％
以上结果标明，降压电路中，输入输出电压的关系可以表示为：
输出电压＝PWM信号的占空比×输入电压
也就是说只要改变PWM信号的占空比，就可以得到任意的输出电压。接下来介绍在实际产品设计中运用降压转换器电路驱动LED的方法。
PWM驱动电路例子
如图7所示，在前述的降压电路中追加线圈、电容、二极管的电路。在这里没有考虑反馈电路。这里使用的是飞利浦照明的LUXEON系列的LXM3-PW71 LED。LED（负载）的前端插入的线圈和电容构成平滑电路，通过转换使得脉冲输出平均化。线圈前端的二极管即使在开关关着的时候也能持续向线圈供给电流。降压转换器通常作为电压转换电路使用，但是在驱动LED时，则需要控制电流而不是电压。
图7 PWM驱动电路降压转换的例子
确认图7的电路构成。当脉冲信号处于On的状态，也就是开关设计处于On的状态时，电流按照输入信号－开关－线圈－负载的顺序流动。当开关设计处于Off的状态时，电流按照二极管－线圈－负载的顺序流动。因此要控制线圈中的电流实际上等同于控制LED中的电流。
在正极和负极间施加3.0V的电压的话，可以从数据库中看到，LXM3-PW71的电流约350mA。输入电压为12V时，设定脉冲波的占空比为25％（12V×0.25＝3V），就能得到3V的电压。当转换频率数为100kHz时，转换周期为10μs，脉冲幅度为2.5μs。但是，负载只在顺阻抗的情况下成立，实际在负载中运用LED时，根据电流大小负载特性也有变化，电流约为350mA 时，脉冲幅度调制约为3.36μs。验证电路的结果如图8所示。
图8 PWM驱动电路的验证结果
LED中的电流发生变化，线圈中的电流也变化。通过传感电路检测线圈电流的变化，只要控制开关的打开时间，就能够使得LED负载中的电流恒定。增加PWM的占空比，就能增加LED 中的电流，也能增加亮度。比较阻抗驱动型电路和恒定电流源型驱动电路，改变PWM的占空比比改变阻抗值和电路常量更高效，也因此能了解PWM控制的便利性。
这次介绍的降压转换器运用于LED驱动中需要电压比输入电压低的情况。根据照明灯具、用途不同，有时需要同时驱动多个LED，这样会出现所有的LED驱动中的必需电压比输入电压高。这种情况下，就需要使用能够制作比输入电压高的电压的升压转换器。
在LED照明中，有效利用电力的同时还需要小型化。照明灯具中，将输入电压转为LED驱动电压的时候，会出现转换损耗，转换损耗越大越容易引起热的问题。同时，如果开关频率数增加，变压器和线圈会变小，虽然整个线路板能够实现小型化，但由于高开关频率数会导致转换损耗，出现高次谐波问题。因此，在LED的PWM驱动电路中，力争实现高效和少零部件。
为了保持照明灯具的亮度稳定或者调节亮度，需要在传感器中检测负载电流、进行控制演算、调整脉冲的占空比的反馈控制电路。本文没有对反馈控制电路进行介绍，但是值得注意的是，反馈控制电路包含电压控制、迟滞控制、类似迟滞控制、电流控制等多种。各种控制方式有优点也有缺点，需要我们根据照明灯具的作法和适用的电路方式选择最佳的控制方式。
PWM控制电路的基本构成及工作原理
开关电源一般都采用脉冲宽度调制（PWM）技术，其特点是频率高，效率高，功率密度高，可靠性高。然而，由于其开关器件工作在高频通断状态，高频的快速瞬变过程本身就是一电磁骚扰（EMD）源，它产生的EMI信号有很宽的频率围，又有一定的幅度。若把这种电源直接用于数字设备，则设备
产生的EMI信号会变得更加强烈和复杂。
本文从开关电源的工作原理出发，探讨抑制传导干扰的EMI滤波器的设计以及对辐射EMI的抑制。
1 开关电源产生EMI的机理
数字设备中的逻辑关系是用脉冲信号来表示的。为便于分析，把这种脉冲信号适当简化，用图1所示的脉冲串表示。根据傅里叶级数展开的方法，可用式（1）计算出信号所有各次谐波的电平。