脉冲宽度调制.
什么是脉冲宽度调制及其在电路中的应用
什么是脉冲宽度调制及其在电路中的应用脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，简称PWM）是一种调制方式，通过控制脉冲信号的宽度来实现信号的调制。
在电路中，PWM 广泛应用于调光、电机速度控制、音频放大等领域。
本文将详细介绍PWM的原理及其在电路中的应用。
一、PWM原理脉冲宽度调制的原理是利用周期为固定值的脉冲信号来表示模拟信号的幅度大小。
它的关键在于调制器，通过控制调制器输出脉冲的宽度，从而实现对模拟信号的调制。
在PWM信号中，脉冲的宽度代表了信号的幅度，宽度越大表示幅度越高，宽度越小表示幅度越低。
通常，PWM信号的周期是固定的，脉冲的宽度则根据输入模拟信号进行动态调整。
二、PWM在电路中的应用1. 调光控制PWM在LED调光控制中得到了广泛的应用。
通过控制PWM信号的频率和占空比（脉冲高电平与周期之比），可以实现对LED的亮度调节。
当占空比为100%时，LED处于全亮状态；当占空比为0%时，LED关闭。
2. 电机速度控制PWM可以用于电机的速度控制。
通过控制PWM信号的占空比，可以控制电机的平均输出功率，从而调节电机的转速。
一般情况下，占空比越大，电机转速越高；占空比越小，电机转速越低。
3. 音频放大PWM还可以用于音频放大电路中。
通过将音频信号转换为PWM 信号，再通过滤波电路将其转换为模拟信号，可以实现音频的放大。
PWM音频放大具有高效率和低失真的优点，因此在功率放大器中得到了广泛的应用。
4. 电源控制PWM可以用于电源控制电路中，通过控制PWM信号的占空比来调节输出电压的大小。
这种方式在开关电源中特别常见，可以实现高效率的能量转换，并具备较好的稳定性和响应速度。
5. 无线通信PWM在无线通信系统中也有一定的应用。
在数模转换和调制过程中，会使用PWM信号对模拟信号进行抽样和调制，转换成数字信号后再通过调制器进行数据传输。
三、总结脉冲宽度调制是一种通过控制脉冲信号的宽度来实现信号调制的方法。
脉冲宽度调制
脉冲宽度调制（PWM）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。
通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即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。
PWM之所以要配置这么多的寄存器是（表中只有少部分不用配置），应因为基本上是定时器不仅有PWM输出还有间隔定时器、方波输出、外部事件计数器、分频器、输入脉冲间隔测量、输入信号的高/低电平宽度的测量、延迟计数器、单触发脉冲输出功能。
首先配置PER0中的TAU0EN为1，允许输入时钟的供应。
再用TPS0来分频得到CK01、CK00这两个时钟（在选择的通道0和通道1是的时钟时可以选择一个时钟作为两个时钟，当然也可以一个通道一个时钟）。
接下来是控制定时器单元启停的TE0、TS0、TT0，其中TE0也就是说在这里我们不用配置。
TS0和TSH0寄存器是触发寄存器，用于初始化定时器/计数器寄存器0n (TCR0n)并开始各通道的计数操作。
(启用)TT0和TTH0寄存器为用于停止各通道的计数操作的触发寄存器。
（停用）接下来是控制输出寄存器TOE0、TO0、TOL0、TOM0，其中TOE0寄存器用于允许或禁止各通道的定时器输出。
TO0寄存器是各通道的定时器输出的缓冲器寄存器。
TOL0寄存器是用于控制各通道定时器输出电平的寄存器。
TOM0寄存器用于控制各通道的定时器输出模式。
（这里我们选择TOM0的TOM01为1：从属通道输出模式）接下来是TMR0xH和TMR0xL。
TMR0n寄存器包括两个8位寄存器，用于设置通道n的操作模式。
该寄存器用于选择工作时钟(fMCK)，选择计数时钟，选择主/从属，选择16位或8位定时器（仅限通道1），设置开始触发和捕捉触发，选择定时器输入的有效边沿，以及设置操作模式（间隔、捕捉、事件计数器、单计数、或者捕捉&单计数）最后是TDR0xH和TDR0xL，其中初值和空占比都是由此设置。
脉冲宽度调制的几种分类
脉冲宽度调制的几种分类
脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation, PWM）的几种分类包括：
1. 基于脉冲宽度变化方式的分类：分为常规PWM、反相PWM（Inverse PWM）和混合式PWM（Hybrid PWM）。
2. 基于波形形状的分类：分为方波PWM、锯齿波PWM、三角波PWM和正弦波PWM。
3. 基于调制信号的分类：分为模拟PWM和数字PWM。
4. 基于多项式的分类：分为线性PWM、非线性PWM和多项式PWM。
5. 基于控制对象的分类：分为单通道PWM和多通道PWM。
这些分类方法主要是为了方便应用中的选择和比较。
例如，常规PWM由于其简单性和易于实现的特点，适用于普通直流电机、LED灯等控制。
而三角波PWM 和正弦波PWM则可以用于交流伺服电机和逆变器的控制，因为它们具有更好的波形质量。
脉冲宽度调制
脉冲宽度调制脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）是一种用模拟方法来表达数字化级别所使用的传输手段。
它具有高灵敏度、耐用性强、信号品质Թռ等优点。
该传输会由脉宽调制信号编码而成，包括有：脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）是一种改变信号脉冲的宽度，以控制电力输出的技术。
它通过改变周期性脉冲的脉冲宽度来指示输出的大小。
通常，是用模拟方法来表达数字化级别。
基本的PWM电路将通过一个脉冲信号通过一个电路来控制电压或电流的最大值。
它的原理是：通过以固定周期发送脉冲，并以不同宽度和幅度的脉冲，来控制输出信号的大小。
脉冲宽度调制信号是一个连续的高频脉冲所组成的、重复的模式，它和载波相对应（而不是直接对应）。
三、应用脉冲宽度调制技术在很多领域里有着广泛的应用，例如：1、电动和气动机器：PWM用于控制电动机和气动机器的速度，以及机器所受的力。
2、自动化系统：PWM技术用于控制不同设备的精度和计算功能，包括自动化控制系统（如处理器控制器系统）以及测量仪器系统。
3、信号检测：PWM技术用于检测不同电子信号的质量，以鉴别传送的信号是否正确。
4、通信系统：PWM技术用于多种通信系统，可用于高速数据传输或低信号传播等。
四、优势PWM技术具有一定的优势，如高灵敏度、耐用性强、信号品质Թռ、降低失真等优点。
它还能够减少电子设备的功耗，同时可以提高设备的效率和可靠性。
五、常见PWM调制技术1、恒定频率PWM：这种调制技术的特点是信号的频率是一定的，可以用固定的控制操作来在基础频率上增加或减少PWM脉冲的宽度。
2、变频率PWM：它的特点在于固定频率的变化，可以通过改变PWM脉冲的宽度来改变信号的频率，有效地提高噪声位数。
3、脉冲调制：Pulse Modulation方式用脉冲信号来表达不同频率，以更大的精度来控制电压和电流输出，以及提高系统的可靠性。
4、模拟调制： Analog modulation方式利用复杂的模拟技巧来模拟电力信号，从而达到调制的目的。
脉冲宽度调制电路的工作原理
脉冲宽度调制电路的工作原理一、前言脉冲宽度调制电路（PWM电路）是一种常见的模拟电路，用于控制电压或电流的大小。
它广泛应用于交流马达速度调节、太阳能光伏发电系统等领域。
本文将详细介绍PWM电路的工作原理。
二、PWM电路的基本原理1. PWM信号的概念PWM信号是指在一个周期内，高电平占空比与低电平占空比之比为一个固定值的方波信号。
2. PWM调制方式PWM调制方式分为两种：单极性和双极性。
单极性PWM信号占空比只有正半周有输出，而双极性PWM信号则在正负半周均有输出。
3. PWM控制方式PWM控制方式分为两种：模拟控制和数字控制。
模拟控制是通过改变输入信号的幅值实现对输出信号的控制；数字控制则是通过数字信号处理器（DSP）等器件实现对输出信号的精确控制。
三、PWM电路的组成及工作原理1. 三角波发生器三角波发生器是产生基准波形的关键部件。
它可以产生一个周期内上升沿和下降沿斜率相等的三角波信号。
2. 比较器比较器将三角波信号和参考电压进行比较，输出一个占空比随输入电压变化而变化的PWM信号。
3. 滤波器PWM信号输出后需要经过滤波器进行平滑处理，以去除高频噪声和杂波。
4. 驱动电路驱动电路将PWM信号转换为适合被控制的电流或电压，并输出到被控制设备上。
四、单极性PWM电路的工作原理1. 三角波发生器工作原理三角波发生器由一个集成运算放大器、几个电阻和一个电容组成。
当输入为正弦波时，运放将其转换为三角波信号输出。
具体实现方式是通过RC积分运算将正弦信号转换为三角波信号。
2. 比较器工作原理比较器由一个集成运算放大器和一个参考电压源组成。
当三角波信号在上升沿与参考电压相等时，比较器输出高电平；当三角波信号在下降沿与参考电压相等时，比较器输出低电平。
因此，PWM信号的占空比随着参考电压的变化而变化。
3. 滤波器工作原理滤波器由一个电感和一个电容组成。
它可以将PWM信号转换为平滑的直流信号，并去除高频噪声和杂波。
脉宽调制工作原理
脉宽调制工作原理
脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）是一种电子电路中常用的调制技术，它通过改变脉冲信号的宽度来实现对输出信号的控制。
脉宽调制广泛应用于电源控制、电机控制、音频信号处理等领域。
脉宽调制的工作原理如下：首先，输入信号通过一个比较器和一个三角波发生器进行比较，产生一个宽度可调的方波信号。
比较器将输入信号与三角波进行比较，根据比较结果切换方波信号的状态。
接下来，通过改变三角波的周期或幅值，可以改变方波信号的频率或占空比。
频率是指方波信号周期的倒数，而占空比则表示方波信号的高电平时间与周期时间的比值。
最后，将调制后的方波信号通过滤波电路，去除高频成分和噪声，得到平滑的模拟输出信号。
脉宽调制的优点是具有高效率和精确度高的特点。
通过改变占空比，可以调节输出信号的平均功率。
同时，脉宽调制技术还具有抗干扰能力强、控制精度高、适应性强等优点。
总之，脉宽调制是一种通过改变脉冲信号的宽度来实现对输出信号的控制的技术。
它是一种高效、精确、抗干扰能力强的调制方法，在众多应用领域中得到广泛应用。
pwm脉冲宽度调制原理
pwm脉冲宽度调制原理好，今天我们来聊聊PWM脉冲宽度调制原理，听起来很高大上的样子，但其实就是个有趣的小玩意儿。
想象一下，你在玩遥控车，按下按钮，它就开始飞快地跑起来。
这背后其实就有一个小小的秘密，那就是PWM。
其实PWM就像是一种调音器，能让我们的设备根据需要调节“声音”，也就是电流的强度。
简单说，就是通过控制电流开关的时间长短，来调整电机的转速或者LED灯的亮度。
就像你在开灯的时候，调节调光器，想亮点就多开点，想暗点就少开点，这样就能得到你想要的效果。
这玩意儿可是非常聪明的哦。
想象一下，PWM就像一个非常会做饭的大厨，拿着自己的菜谱，分分钟给你调制出各种美味。
比如说，厨师可以通过调节火候，来让你的菜又嫩又香，PWM也是如此。
通过调节脉冲的宽度，来让设备在不同的状态下工作。
这脉冲的时间长了，电流也就大，设备就转得快；脉冲的时间短了，电流就小，设备就慢了，真是个神奇的道理。
这个原理在我们生活中可谓是无处不在。
说到这里，你可能会问，PWM和我有什么关系呢？别着急，听我慢慢说。
想想你的智能手机，手机屏幕的亮度就是用PWM来调节的。
当你在阳光下看手机屏幕，亮度调高点，看得清楚；在晚上，调低点，眼睛舒服。
就像夜深人静时，调小音量，不打扰到别人，这样的道理。
再说说电动玩具，很多小朋友都爱。
玩具里的电机，转得飞快，没错，PWM在背后默默地支持着你的小乐趣。
电动火车，电动小车，都是通过PWM来控制速度的，让你的小玩具生动有趣，仿佛有了生命。
谁说大人的世界才能玩高科技，小朋友们也是能玩的开心，哈哈。
说到这里，PWM还有个妙用，那就是节能。
大家都知道，节能环保是我们现在提得最热的话题。
用PWM调节亮度或者转速，可以减少不必要的电能消耗。
就像你平时省电一样，没事的时候关掉灯，不光是为了省钱，更是为了保护环境。
用PWM来控制设备，既能让我们享受生活，又能为地球出一份力，简直是双赢嘛。
PWM在音频设备中的应用也是别具一格。
脉冲宽度调制(PWM)和正弦波脉宽调制(SPWM)变频技术简介
变频技术之PWM调制技术与SPWM调制技术详解变频技术通过改变电力信号的频率来调节电动机、压缩机和其他电气设备的运行速度。
在实际应用中，变频器是变频技术的核心装置，而脉冲宽度调制（PWM）技术和正弦波脉宽调制（SPWM）技术是实现变频器控制的重要手段。
什么是PWM调制技术PWM调制技术通过控制脉冲信号的宽度，实现对输出电压的调节。
在变频技术中，PWM被广泛应用于变频器中，以控制电动机的速度和转矩输出。
通过改变脉冲信号的占空比（脉冲宽度与周期之比），可以实现对电动机的精确控制。
当需要增大输出电压时，增加脉冲信号的宽度；当需要减小输出电压时，减小脉冲信号的宽度。
这种方式使得电动机可以在不同负载条件下保持稳定的转速和扭矩输出。
同时，PWM调制技术还具有响应快、控制精度高、效率高等优点，被广泛应用于各种电力控制系统中。
PWM调制波形如图1所示：图1PWM调制波形PWM技术具有以下优点：高效性：由于PWM技术可以通过调整脉冲宽度来控制电机的输出电压和频率，因此可以实现电机在不同负载条件下的高效运行。
通过减小电机额定电压，PWM技术可以降低电机的功耗，提高整体效率。
精确控制：PWM技术具有响应速度快、控制精度高的特点。
通过微调脉冲宽度和周期，可以实现对电机转速和扭矩的精确调节，满足不同应用的需求。
减少机械冲击：PWM技术可以实现电机的软启动和软停止，减少了机械系统的冲击和磨损，延长了设备的使用寿命。
尽管PWM技术具有许多优点，但也存在一些局限性：谐波问题：PWM技术在产生脉冲信号时会引入谐波成分，可能对电力网络和其他设备造成干扰。
为了减少谐波，需要采取滤波和抑制措施，增加了系统的复杂性和成本。
开关损耗：PWM技术使用高频开关装置，开关的频繁操作会产生开关损耗。
这些损耗会转化为热能，需要适当的散热系统来冷却电路。
EMI干扰：由于高频开关操作，PWM技术可能会产生电磁干扰（EMI），对周围的电子设备和无线通信系统造成干扰。
正弦脉冲宽度调制
正弦脉冲宽度调制
正弦脉冲宽度调制（SPWM）是一种模拟控制方式，主要应用于逆变器等电力电子设备中，可以产生方波、正弦波等交流波形。
正弦波振荡器产生的波形非常接近于正弦波或余弦波，且振荡频率比较稳定。
波形必须是完整的正弦波形，不能包含不连续的锯齿波形或者不规则的波形。
SPWM是指将一个频率比正弦波频率高的矩形脉冲的宽度按照正弦波的幅值进行调制，脉冲的高电平宽度自可由理论计算得出，但在实际应用中常由正弦调制波和三角形载波相比较的方式来确定。
按照SPWM控制的基本原理，在正弦波和三角波的自然交点时刻控制功率开关器件的通断，这种生成SPWM波形的方法称为自然采样法。
正弦波在不同相位角时其值不同，因而与三角波相交所得到的脉冲宽度也不同。
另外，当正弦波频率变化或幅值变化时，各脉冲的宽度也相应变化。
要准确生成SPWM波形，就应准确地算出正弦波和三角波的交点。
SPWM控制方法的优点是控制电路简单、脉冲易于生成、所有脉冲宽度均等且与正弦函数值成比例、生成的脉冲系列可以使负载电流中的高次谐波成分大为减小。
开关电源的4种调制方式
开关电源的4种调制方式
森树强电子
第一种、脉冲宽度调制式
简称PWM，即脉宽调制。
其特点式开关周期为恒定值，通过调节脉冲宽度来改变占空比，实现稳压目的。
其核心式PWM控制器。
脉宽调制式开关电源的应用最为普遍，其占空比调节范围大，PWM还可以和主系统的时钟保持同步。
第二种、脉冲频率调制式
简称PFM,即脉频调制。
其特点是脉冲宽度为恒定值，通过调节开关频率来改变占空比，实现稳压目的。
其核心是PFM控制器。
脉频调制式开关电源特别适合于便携设备，它能在低占空比、低频的条件下，降低控制芯片的静态电流。
第三种、脉冲密度调制式
简称PDM,即脉密调制。
其特点是脉冲宽度为恒定值，通过调节脉冲数实现稳压目的。
它采用零电压技术，能显著降低功率开关管的损耗。
第四种、混合调制式
它是第一、第二两种方式的组合。
开关周期和脉冲宽度都不固定，均可调节。
它包含了PWM控制器和PFM控制器。
脉冲宽度调制
脉冲宽度调制————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:ﻩ脉冲宽度调制脉冲宽度调制(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。
目录1简介2背景介绍3基本原理4谐波频谱5具体过程6优点7控制方法8应用领域９具体应用１简介脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或ＭOS管栅极的偏置,来实现晶体管或MOS管导通时间的改变,从而实现开关稳压电源输出的改变。
这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
ＰＷM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点。
由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWＭ控制技术发展的主要方向之一。
2背景介绍随着电子技术的发展,出现了多种PＷM技术，其中包括：相电压控制ＰWM、脉宽ＰＷM法、随机ＰＷM、SPWM法、线电压控制PWM等，而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法,它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压,采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。
可以通过调整PＷM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。
模拟信号的值可以连续变化,其时间和幅度的分辨率都没有限制。
9V电池就是一种模拟器件，因为它的输出电压并不精确地等于9V，而是随时间发生变化，并可取任何实数值。
与此类似，从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。
模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内，例如在{０V，５V}这一集合中取值。
什么是电力电子中的脉冲宽度调制技术？
什么是电力电子中的脉冲宽度调制技术？在我们的日常生活中，电无处不在，从点亮灯光到驱动各种电子设备，电力的应用无所不及。
而在电力电子领域，有一种重要的技术——脉冲宽度调制技术（Pulse Width Modulation，简称 PWM），它在电力转换和控制中发挥着关键作用。
那么，到底什么是脉冲宽度调制技术呢？让我们来逐步揭开它神秘的面纱。
简单来说，脉冲宽度调制技术是一种通过改变脉冲的宽度来控制输出电压或电流平均值的方法。
想象一下，我们有一个电源，它能够提供恒定的电压，就像是一个稳定的水流。
而通过 PWM 技术，我们可以将这个稳定的水流“切割”成一系列快速开启和关闭的小水流，通过控制这些小水流开启的时间长短，也就是脉冲的宽度，来实现对整体水流平均流量的控制。
在电力电子电路中，PWM 技术通常是通过一个控制器来实现的。
这个控制器会产生一系列具有固定周期的脉冲信号，但每个脉冲的宽度是可以变化的。
例如，如果我们想要得到一个较低的平均电压，控制器就会产生宽度较窄的脉冲；反之，如果需要较高的平均电压，就产生宽度较宽的脉冲。
为什么要使用脉冲宽度调制技术呢？这是因为它具有很多显著的优点。
首先，PWM 技术能够实现高效的能量转换。
在许多电力应用中，如电机驱动、电源转换等，效率是至关重要的。
通过精确地控制脉冲宽度，我们可以使电力电子器件在导通和截止之间快速切换，从而减少能量的损耗，提高整个系统的效率。
其次，PWM 技术具有良好的动态响应性能。
这意味着它能够快速地适应负载的变化，及时调整输出电压或电流，保证系统的稳定运行。
比如说，在电机调速的应用中，当电机的负载突然增加时，PWM 控制器可以迅速增加脉冲宽度，提供更大的电流，以保持电机的转速稳定。
再者，PWM 技术还可以实现对电压和电流的精确控制。
这对于一些对电源质量要求较高的设备，如精密仪器、通信设备等，是非常重要的。
通过微调脉冲宽度，我们可以将输出电压或电流控制在非常精确的范围内。
pwm的原理
pwm的原理
脉宽调制（PWM）是一种调制方式，通过控制信号的脉冲宽
度来实现信号的调制。
PWM的原理是在一定的时间周期内，
通过改变脉冲的宽度来控制信号的幅度。
具体来说，PWM信
号由两个参数确定：频率和占空比。
频率代表每秒钟脉冲重复的次数，而占空比则表示脉冲高电平（通常是5V）的时间占
总时间的比例。
PWM的生成通常通过计数器和比较器实现。
首先，计数器根
据设定的频率进行计数，并在计数值达到设定值时产生一个脉冲。
然后，比较器会根据设定的占空比决定脉冲的高低电平。
如果占空比为50%，那么脉冲的高电平时间和低电平时间将
相等，从而脉冲的平均幅度为50%。
如果占空比为20%，那
么脉冲的高电平时间为整个周期时间的20%，低电平时间则
为80%，从而脉冲的平均幅度为20%。
通过控制PWM信号的占空比，我们可以实现对输出信号的控制。
例如，在电机控制中，通过改变PWM信号的占空比，可
以调节电机的转速。
占空比越大，电机的平均电压越高，转速也就越快；反之，占空比越小，电机的平均电压越低，转速也就越慢。
总之，PWM是一种通过改变脉冲宽度来控制信号的调制方式。
它通过改变脉冲的占空比来调节输出信号的幅度，从而实现对各种电子设备的精确控制。
脉冲宽度调制技术
脉冲宽度调制（PWM）技术在电力电子变流器掌握系统中,对于掌握电路的要求往往是除能够掌握负载的加电与断电外,还应当能够掌握加载到负载上的电压凹凸及功率大小。
在大功率电力电子电路中，掌握加载至负载上电压及功率的有用方法就是脉冲宽度调制（PU1Sewidthmodu1ation,PWM）01.面积等效原理在掌握理论中，有一个重要的原理,即冲量等效原理：大小、波形不相同的窄脉冲变量（冲量）作用在具有惯性的环节上时，只要这些变量对时间的积分相等，其作用的效果将基本相同。
这里所说的效果基本相同是指惯性环节的输出响应波形基本相同。
例如，下图1示出的三个窄脉冲电压波形分别为矩形波、三角波和正弦波，但这二个窄脉冲电压对时间的积分相等，或者说它们的面积相等。
当这三个窄脉冲分别作用在只有惯性的同一环节上时,其输出响应基本相同。
因此，冲量等效原理也可以称为面积等效原理。
S）矩形波（b）」.角波9）正弦波图1面积相等的三种脉冲信号从数学角度进行分析，对上图1所示的三个窄脉冲电压波形进行傅里叶变换，则其低频段的特性特别相近，仅在高频段有所不同，而高频段对于具有惯性负载的电路影响特别小。
由此进一步证明白面积等效原理的正确性。
2.脉冲宽度调制技术依据面积等效原理，在电路中可以采用低端电源开关或高端电源开关，以肯定频率的导通和截止连续切换，使电源电压Ui以一系列等幅脉冲（或称为矩形波）的形式加载到负载上，加载在负载上的电源电压Uo波形如图2所示。
图2所示的矩形波的电压平均值：必=V m D此式表明在一个脉冲周期内，电压的平均值与脉冲的占空比是成正比的，于是，可以通过转变脉冲的占空比来调整加载到负载上的电压大小。
当占空比小时，加载到负载上的平均电压就低,即加载到负载上的功率小；而占空比大时，加载到负载上的平均电压就高，加载到负载上的功率大。
这种通过等幅脉冲调整负载平均电压及功率的方法称为脉冲宽度调制，诩为斩波掌握。
采纳脉冲宽度调制方式为负载供电，由于供电电压是脉动的，势必会产生出各种谐波。
脉冲宽度调制
正弦波脉冲宽度调制
较为纯净的正弦波信号。
滤波器通常由电阻、电容和电感等元件组成，通过适 当的电路设计，使得滤波器对高频成分具有较大的阻
抗，而对低频成分具有较小的阻抗。
滤波器的性能直接影响输出信号的质量，因此需要选 择合适的元件和电路设计，以确保输出信号的准确性
和稳定性。
负载
负载是正弦波脉冲宽度调制系统的最终输出部分，它负责将滤波器输出的 正弦波信号转换为实际需要的功率或能量。
正弦波脉冲宽度调制产生的谐波成分较少 ，对电网的污染较小。
易于实现数字化控制
高精度控制
正弦波脉冲宽度调制可以通过数字信号处理 器（DSP）等数字控制器实现，提高了系统 的可编程性和灵活性。
正弦波脉冲宽度调制能够实现高精度的输 出电压和电流控制，有利于提高系统的稳 定性和精度。
局限性
对电源要求高
正弦波脉冲宽度调制需要高质 量的输入电源，否则可能会影
智能化技术
人工智能和机器学习等智能化技术的应用，将有 助于实现正弦波脉冲宽度调制系统的自适应和自 主学习。
集成化与模块化
未来正弦波脉冲宽度调制系统将更加集成化和模 块化，方便安装和维护，同时也有助于提高系统 的可靠性和稳定性。
面临的挑战与解决方案
电压和电流谐波问题
正弦波脉冲宽度调制会产生电压和电流谐波，对电网造成污染。解决方案包括优化调制算法、采用滤波器等措施来降 低谐波影响。
滤波
去除信号中的噪声和干扰，提高信号的纯净度。
脉冲宽度的调制
脉冲宽度调制器
根据输入信号的幅度值，生成相应宽度的脉冲信号。
脉冲宽度与幅度关系
脉冲宽度与输入信号的幅度值成正比，幅度越大，脉 冲宽度越宽。
脉冲宽度调制原理
通过改变脉冲的宽度来控制输出信号的平均功率，实 现高效、灵活的功率控制。
PWM脉宽调制方法介绍
脉冲宽度调制脉冲宽度调制（PWM）是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制。
它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。
一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。
脉冲宽度调制（PWM）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。
通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即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。
多数负载(无论是电感性负载还是电容性负载)需要的调制频率高于10Hz，通常调制频率为1kHz到200kHz之间。
许多微控制器内部都包含有PWM控制器。
例如，Microchip公司的PIC16C67内含两个PWM控制器，每一个都可以选择接通时间和周期。
占空比是接通时间与周期之比；调制频率为周期的倒数。
执行PWM操作之前，这种微处理器要求在软件中完成以下工作：* 设置提供调制方波的片上定时器/计数器的周期* 在PWM控制寄存器中设置接通时间* 设置PWM输出的方向，这个输出是一个通用I/O管脚* 启动定时器* 使能PWM控制器PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。
让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。
噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。
对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。
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双极性控制模式
双极性PWM控制模式 采用的是正负交变的双 极性三角载波ut与调制 波ur，如图6.3所示， 可通过ut与ur，的比较 直接得到双极性的 PWM脉冲，而不需要 倒相电路。
02 设计方案
设计方案
器件选择
设计方案
设
计
方
案
基于PWM实现的直流电机调速 脉冲宽度调制由80C51单片机作为控制核心，分为按键模块，数码管显示，电机模块。 将实现以下功能： （1）按下“调大”键，数码管显示档位升高，电机旋转速度变快； （2）按下“调小”键，数码管显示档位降低，电机旋转速度变慢；
基本原理
PWM调速
在PWM驱动控制的调整系 统中，按一个固定的频率来接通 和断开电源，并根据需要改变一 个周期内“接通”和“断开”时间的 长短。通过改变直流电机电枢上 电压的”占空比”来改变平均电压 的大小。
脉宽调制分类
单极性控制模式
产生单极性PWM模式的 基本原理，首先由同极性 的三角波载波信号ut。与 调制信号ur，比较产生单 极性的PWM脉冲然后将 单极性的PWM脉冲信号 与给定的倒相信号UI相乘， 从而得到正负半波对称的 PWM脉冲信号Ud。
名称：PWM电机调速 功能：按键调速可调大调小，
共有10个等级可显示速度等级 ***************************** *******/
ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H 外部中断0程序入口地址 AJMP ITP0 ORG 000BH 定时器0程序入口地址 AJMP TIM0 ORG 0013H 外部中断1程序入口地址 AJMP ITP1 MAIN: MOV SP,#60H 初始化主程序
ITP0: PUSH PSW CJNE R0,#253,K0
判断是否已到最大速度等级 SJMP LAST0
K0: INC R2 速度等级显示加1
MOV A,R0 增加高电 平持续时间
ADD A,#25 MOV R0,A MOV A,R1 减少低电平持续时间 SUBB A,#25 MOV R1,A LAST0:POP PSW RETI
SUBB A,#25 MOV R0,A MOV A,R1 增加低电平持续时间
ADD A,#25 MOV R1,A LAST1:POP PSW RETI
名称：定时器0中断服务子程序 功能：高低电平的不停变换
*************************** ********/
TIM0: MOV TH0,#253 JB P1.3,L0 MOV TH0,R1 SJMP LAST3
MOV A,R2 MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A ACALL DELAY SJMP LOOP TABEL: DB0H,3FH,06H,5BH,4FH,66H DB6DH,7DH,07H,7FH,6FH,3EH,07 9H,0F7H
名称：外部中断0服务子程序 功能：PWM脉宽增加
*************************** *******/
SETB EA SETB ET0 SETB EX0
SETB EX1 SETB IT0 SETB IT1 CLR P1.3 MOV TMOD,#01H MOV TL0,#00 MOV TH0,#1 MOV R0,#3 MOV R1,#253 MOV R2,#00H SETB TR0 LOOP: MOV DPTR,#TABEL 数码管显示程序
L0:MOV TH0,R0 LAST3:CPL P1.3
RETI
延时子程序
**************************** ******/
DELAY:PUSH PSW PUSH ACC MOV R3,#0
LOOP3:MOV A,#0 LOOP4:INC A
CJNE A,#0FFH,LOOP4 INC R3 CJNE R3,#0FFH,LOOP3 POP Acc POP PSW RET
谢
谢
聆
听
测控14-1 第一小组 2017-6-12
器件选择
MOTOR
控制机械元件运转的发动机
ULN2003A
ULN2003A达林顿管是一个反相器放 大电路，当输入端为低电平，继电器 吸合。 。
7SEGCOMK
共阳极红色数码管，1个共阴二极管 显示器 1是位选端
80C51
单片机，31个引脚，4个并口，5个 中断源，2个定时/计数器，1个串口
03 程序仿真
04 应用领域
应用领域
工业用电
此通过PWM原理实现灯泡明 暗程度的改变，从而大幅度降 低系统的成本和功耗。
帆船航行
基于PWM原理，实现风速改 变控制船帆角度的改变，实现 帆船准确、自动航行。
数字光处理技术
PWM用于显示技术中视频灰度等级实现
推力调制
通过改变阀门在开或关位置上停 留的时间来改变流经阀门的气体 流量，从而改变总的推力效果。
单片 机
基于PWM实现的直流电机调速
目录
01
02
项目背景
设计方案
03Leabharlann 04程序仿真应用领域
01 项目背景
选题背景
基本原理
脉宽调制分类
选题背景
近三、四十年来，直流电机传动经历了重大的变革。同时,控制电路已经实 现高集成化、小型化、 高可靠性及低成本。直流调速技术不断发展,逐渐走 向成熟化、完善化、系列化、标准化，使直流调速系统的性能指标大幅提高, 应用范围不断扩大。如轧钢厂、海上钻井平台等,直流调速仍然处于主要地位。
名称：外部中断1服务子程序 功能：PWM脉宽减少 *************************** ********/
ITP1: PUSH PSW CJNE R0,#3,K1
判读是否到最小速度等级
SJMP LAST1 K1: DEC R2 速度等级显示减1
MOV A,R0 减少高电平持续时间