pwm转模拟电压

　　脉冲宽度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。

　　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波开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。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。

　　为什么用pwm转模拟电压

　　脉宽调制（PWM）是从微控制器或FPGA等数字器件产生模拟电压的一种常用方法。大多数微控制器都具有内置的专用 PWM 产生外设，而且其仅需几行 RTL 代码即可从FPGA产生一个PWM信号。如果模拟信号的性能要求不是太严格，那么这就是一种简单和实用的方法，因为它只需要一个输出引脚，而且与具有一个 SPI 或 I2C 接口的数模转换器 （DAC） 相比，其代码开销是非常低。

　　pwm转模拟电压原理

　　控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。

　　在PWM波形中，各脉冲的幅值是相等的，要改变等效输出正弦波的幅值时，只要按同一比例系数改变各脉冲的宽度即可，因此在交－直－交变频器中，PWM逆变电路输出的脉冲电压就是直流侧电压的幅值。

　　在给出了正弦波频率，幅值和半个周期内的脉冲数后，PWM波形各脉冲的宽度和间隔就可以准确计算出来。按照计算结果控制电路中各开关器件的通断，就可以得到所需要的PWM波形。

　　pwm转模拟电压电路图及误差分析

　　（1）稳压二极管的动态电阻引入的误差

　　稳压二极管的动态电阻比较大，一般在几十Ω左右（工作电流5~10 mA时）；而运算放大器的驱动能力比较小，只能使稳压二极管工作在较小的工作电流下。另外，稳压二极管小电流工作时的动态电阻更大，更容易引起电压变化。

　　（2）稳压二极管温度漂移引入的误差

　　2DW7（2DW230~236）内部结构可以认为是2个稳压二极管对接串联而成的。其中一个二极管的正向电压降（具有负温度系数）对另一个稳压二极管的温度漂移（具有正温度系数）进行补偿，得到很低的温度系数。然而，当2DW7反向应用时，其温度漂移就不能得到恰当的补偿，从而导致负脉冲部分的温度系数较高。

　　（3）运算放大器引入的误差

　　运算放大器的输入失调电压的漂移可直接导致脉冲振幅的误差；而转换速率（SR）过低，将导致脉冲方波波形的失真，继而引起电压的误差。失调电压温度漂移低并且转换速率高的运算放大器的价格将会很高。

　　但是，对于8~10位的PWM而言，该电路已经能够满足要求。对于要求更低的场合，可以用2个廉价的稳压二极管对接来代替2DW7。

　　（1）模拟开关的导通电阻引起的误差

　　模拟开关导通时有一定的导通电阻。TL431调整脚输入电流通过模拟开关时就会形成电压降，产生误差。MAX4544的导通电阻为35 Ω，而TL431的调整脚输入电流则在4 μA以下。由此而导致基准电压的误差小于140 μV，为2.5 V的 0.000 056，相当于二进制14位的精度。

　　（2）开关延迟时间引入的误差

　　开关延迟时间将会引起脉冲占空比的变化，从而导致PWM输出脉冲产生误差。MAX4544的导通时间为30 ns，关断时间为25 ns。计算可知，当PWM频率为10 kHz时，由此产生的误差最大为0.0003，相当于12位的精度。如果PWM的频率选得较低，则开关延迟时间的影响相应减小。例如选取1 kHz时，引入误差为0.000 03，相当于15位的精度。

　　上述两项中真正影响输出电源精度的是这些参数随温度和时间的漂移。由于这两项参数本身的绝对值非常小，可以推知它们的漂移更小。

　　从以上的分析可知，由于附加电路引入的误差完全能够满足PWM的精度需求。

　　实际应用电路图