利用PWM控制占空比

什么就是占空比

占空比(Duty Cycle)在电信领域中意思:

在一串理想的脉冲序列中(如方波),正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。

例如:脉冲宽度1μs,信号周期4μs的脉冲序列占空比为0、25。

在一段连续工作时间内脉冲占用的时间与总时间的比值。

在CVSD调制(continuously variable slope delta modulation)中,比特“1”的平均比例(未完成)。

在周期型的现象中,现象发生的时间与总时间的比。

负载周期在中文成语中有句话可以形容:「一天捕渔,三天晒网」,则负载周期为0、25。

占空比就是高电平所占周期时间与整个周期时间的比值。

占空比越大,高电平持续的时间越长,电路的开通时间就越长

PWM值增加则占空比减少！！！！！！！(请先瞧下面关于PWM的定义)PWM值增加应该就是周期变大,那么占空比就减小了(此为个人见解如有不同见解请发邮箱1250712643@qq、com)

占空比的图例

什么就是占空比(另一种解释)

占空比就是指高电平在一个周期之内所占的时间比率。方波的占空比为50％,占空比为0、1,说明正电平所占时间为0、1个周期。

正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。例如:正脉冲宽度1μs,信号周期10μs的脉冲序列

占空比为0、1。

什么就是PWM

1、脉冲宽度调制(PWM)就是英文“Pulse Width Modulation”的缩写,简称脉宽调制。

它就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,广泛应用于测量,通信,功率控制与变换等许多领域。

脉冲宽度调制(PWM)就是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用,方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM 信号仍然就是数字的,因为在给定的任何时刻,满幅值的直流供电要么完全有(ON),要么完全无(OFF)。电压或电流源就是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即就是直流供电被加到负载上的时候,断的时候即就是供电被断开的时候。只要带宽足够,任何模拟值都可以使用PWM进行编码。

2、PWM控制的基本原理

理论基础:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同,就是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近,仅在高频段略有差异。

图1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲

面积等效原理:

分别将如图1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节(R-L电路)上,如图2a所示。其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图2b所示。从波形可以瞧出,在i(t)的上升段,i(t)

的形状也略有不同,但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄,各i(t)响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲,则响应i(t)也就是周期性的。用傅里叶级数分解后将可瞧出,各i(t)在低频段的特性将非常接近,仅在高频段有所不同。

图2冲量相同的各种窄脉冲的响应波形

3、PWM相关概念

占空比:就就是输出的PWM中,高电平保持的时间与该PWM的时钟周期的时间之比如,一PWM的频率就是1000Hz,那么它的时钟周期就就是1ms,如果高电平出现的时间就是200us,那么低电平的时间肯定就是800us,那么占空比就就是200:1000,也就就是说PWM的占空比就就是1:5。

分辨率:占空比最小能达到的值,如8位的PWM,理论的分辨率就就是1:255(单斜率), 16位的的PWM理论就就是1:65535(单斜率)。

频率:如16位的PWM,它的分辨率达到了1:65535,要达到这个分辨率,T/C就必须从0计数到65535才能达到。相对于周期就就是65535*计数脉冲时间。

双斜率/ 单斜率:

假设一个PWM从0计数到80,之后又从0计数到80、、、、、、、这个就就是单斜率。

假设一个PWM从0计数到80,之后就是从80计数到0、、、、、、、这个就就是双斜率。

可见,双斜率的计数时间多了一倍,所以输出的PWM频率就慢了一半,但就是分辨率却就是1:(80+80) ＝1:160,就就是提高了一倍。

假设PWM就是单斜率,设定最高计数就是80,我们再设定一个比较值就是10,那么T/C 从0计数到10时(这时计数器还就是一直往上计数,直到计数到设定值80),单片机就会根据您的设定,控制某个IO口在这个时候就是输出1还就是输出0还就是端口取反,这样,就就是PWM的最基本的原理了。

4、单片机产生PWM

4、1:单片机控制开关电源方式

单片机控制开关电源,单从对电源输出的控制来说,可以有几种控制方式、其一就是单片机输出一个电压(经DA芯片或PWM方式),用作电源的基准电压、这种方式仅仅就是用单片机代替了原来的基准电压,可以用按键输入电源的输出电压值,单片机并没有加入电源的反馈环,电源电路并没有什么改动、这种方式最简单、

其二就是单片机扩展AD,不断检测电源的输出电压,根据电源输出电压与设定值之差,调整DA的输出,控制PWM芯片,间接控制电源的工作、这种方式单片机已加入到电源的反馈环中,代替原来的比较放大环节,单片机的程序要采用比较复杂的PID算法、

其三就是单片机扩展AD,不断检测电源的输出电压,根据电源输出电压与设定值之差,输出PWM波,直接控制电源的工作、这种方式单片机介入电源工作最多、

第三种方式就是最彻底的单片机控制开关电源,但对单片机的要求也最高、要求单片机运算速度快,而且能够输出足够高频率的PWM波、这样的单片机显然价格也高、

4、2:使用单片机产生PWM

MCS51单片机

假设51单片机晶振频率为12MHz。51单片机内部含有两个16位可编程定时器/计数器,可设置计数器位数16位,13位,8位