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一文读懂PWM原理及其在电源中的应用

2017年10月06日 17:16 次阅读

       熟悉单机片的同学就应该知道pwm,也就是脉冲宽度调制技术,它是通过对一系列脉冲的宽度进行调制,来获得等效的波形。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,因其操作简单,又灵活等优势成为电力电子技术最常见的控制方式。

    一、PWM原理

  脉宽调制(PWM)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,如REF _Ref465597749 \h \* MERGEFORMAT图1所示为脉宽调制原理图。

  一文读懂PWM原理及其在电源中的应用

  图1 脉宽调制原理图

  例如,把正弦半波波形分成N等份,就可把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。如果把上述脉冲序列用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替,使矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中点重合,且使矩形脉冲和相应正弦部分面积(即冲量)相等,就得到一组脉冲序列,这就是PWM波形。根据冲量相等效果相同的原理,PWM波形和正弦半波是等效的,如图2所示为正弦波PWM调制波形。

  一文读懂PWM原理及其在电源中的应用

  图2 正弦波PWM调制

  二、PWM在LED驱动电源中的作用

  PWM信号驱动是LED驱动电源中的一种。许多LED应用都需要具备调光功能,比如LED背光或建筑照明调光。通过调整LED的亮度和对比度可以实现调光功能。简单地降低器件的电流也许能够对LED发光进行调整,但是让LED在低于额定电流的情况下工作会造成许多不良后果,比如色差问题。取代简单电流调整的方法是在LED驱动器中集成脉宽调制(PWM)控制器。

  PWM的信号并不直接用于控制LED,而是控制一个开关,例如一个MOSFET,以向LED提供所需的电流。PWM控制器通常在一个固定频率上工作并且对脉宽进行调整,以匹配所需的占空比,应用者的系统只需要提供宽、窄不同的数字式脉冲,即可简单地实现改变输出电流,从而调节LED的亮度。当前大多数LED芯片都使用PWM来控制LED发光,为了确保人们不会感到明显的闪烁,PWM脉冲的频率必须大于100HZ。PWM控制的主要优点是通过PWM的调光电流更加精确,最大程度地降低LED发光时的色差,如图3所示为脉宽调制(PWM)LED驱动器控制电路。

  一文读懂PWM原理及其在电源中的应用

  图3 脉宽调制(PWM)LED驱动器控制电路

  三、如何准确分析LED驱动电源中的PWM信号

  PWM信号在LED驱动电源中的作用已经不言而喻了,那么如何才能做出高质量的PWM驱动电源呢?广州致远电子ZDS4054PLUS示波器基于512M的存储深度,可以长时间观测PWM驱动器控制LED灯光变化时的脉宽长度变化,便于工程师对灯光亮度进行准确的调节。100万次每秒的波形刷新率和丰富的触发方式快速捕获PWM信号,并且在ZOOM放大模式下,可对波形细节进行重点分析。如REF _Ref465598033 \h \* MERGEFORMAT图4所示为PWM信号调制波形。

  一文读懂PWM原理及其在电源中的应用

  图4 PWM调制信号

  同时在LED驱动电源中最重要的就是对脉宽信号进行准确的测量,ZDS4054PLUS示波器基于51种参数测量可对脉冲宽度、幅值、信号的上升时间等参数准确测量,大大加快研发进程,而且可以通过分段存储方式对每次触发到的PWM波形进行存储,便于分析。如图5为使用ZDS4054Plus示波器测得的PWM信号放大波形。

  一文读懂PWM原理及其在电源中的应用

  图5 PWM信号ZOOM放大波形

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TL494工作原理图解(引脚功能_内部结构_参数...

TL494推挽式输出的电路设计(基于TL494的...

介绍了以TL494为核心,采用PWM技术的直流电机控制系统。基于TL494的H桥直流电机控制系统可简...

发表于 2017-12-05 15:37 950次阅读
TL494推挽式输出的电路设计(基于TL494的...

由TL494构成的恒流闭环控制电路的设计与实现

开发了一种用TL494构成的恒流恒压双闭环控制系统。系统通过两个闭环共用同一个脉宽调制实时处理方法,...

发表于 2017-12-05 15:06 650次阅读
由TL494构成的恒流闭环控制电路的设计与实现

TL494控制BUCK型开关电源电路

文章介绍了开关电源的基本原理,DC/DC变换主电路分类,对开关电源的控制方式进行了比较,给出了专用集...

发表于 2017-12-05 14:24 1126次阅读
TL494控制BUCK型开关电源电路

基于TL494的PWM脉宽调制等速送丝电路

设计了一种基于TL494芯片的电压负反馈配合电流正反馈的CO2焊机送丝调速电路。该电路通过PWM脉宽...

发表于 2017-12-05 11:55 474次阅读
基于TL494的PWM脉宽调制等速送丝电路

一款基于脉宽调制芯片TL494的微型车载逆变器设...

针对汽车内部直流电源不能用于交流用电器的问题,设计了一款基于脉宽调制芯片TL494的微型车载逆变器。...

发表于 2017-12-05 11:32 559次阅读
一款基于脉宽调制芯片TL494的微型车载逆变器设...

TL494脉宽调制器集成电路的设计与实现

详细介绍了TL494脉宽调制器集成电路的内部结构和工作原理,并给出了TL494在脉冲激光电源中的应用...

发表于 2017-12-05 11:18 325次阅读
TL494脉宽调制器集成电路的设计与实现

STC单片机实现可调PWM输出的C51程序

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

发表于 2017-12-05 10:13 346次阅读
STC单片机实现可调PWM输出的C51程序

用PWM控制集成电路TL494实现单回路控制器

 本文介绍了以电压驱动型脉宽调制控制集成电路TL494为核心元件并加上简单滤波电路及RC放电回路所构...

发表于 2017-12-05 10:03 245次阅读
用PWM控制集成电路TL494实现单回路控制器

人因照明在植物、畜牧业及人类生活中的影响分析

情绪照明(mood lighting)通常被误解为人因照明(HCL)。但人因照明则包含更多,因为它包...

发表于 2017-12-04 13:58 1016次阅读
人因照明在植物、畜牧业及人类生活中的影响分析

PWM控制方法的详细分析

PWM控制的基本原理很早就已经提出,但是受电力电子器件发展水平的制约,在上世纪80年代以前一直未能实...

发表于 2017-12-04 06:22 333次阅读
 PWM控制方法的详细分析

数字电源控制系统详细分析与应用

在数字电源的所有讨论中,必须区分两个关键的概念:功率控制和功率管理。Ericsson公司采用电源控制...

发表于 2017-12-04 04:51 225次阅读
 数字电源控制系统详细分析与应用

电镀电源开关功率的因数校正和提高

传统电镀电解直流电源采用晶闸管相控整流模式,导致电网侧谐波大、功率因数低。现代电镀电解开关电源采用二...

发表于 2017-12-03 20:17 72次阅读
电镀电源开关功率的因数校正和提高

PWM 实现DAC 电路设计

当MCU 需要产生不同的模拟信号时,通常采用集成或独立的D/A 转换器实现。但是在要求低成本的场合,...

发表于 2017-12-01 14:12 2157次阅读
PWM 实现DAC 电路设计

建立UPS逆变器模型模拟瞬间动态响应特性

UPS控制环路分析 一个典型的UPS控制环路如图1所示。其中包含三个控制环路。最主要的环路是瞬时电压...

发表于 2017-11-30 15:11 123次阅读
建立UPS逆变器模型模拟瞬间动态响应特性

基于STM8S208RB的变频空调控制器的设计

在空调压缩机中,由于制冷剂的强腐蚀性,常规的位置传感器很难正常工作,因此,研究一种可靠的,低成本的无...

发表于 2017-11-30 09:36 217次阅读
基于STM8S208RB的变频空调控制器的设计

基于LT3797三通道LED驱动器的设计与实现

多通道 LED 驱动器主要是为采用单个 IC 来给多个 LED 或多个 LED 灯串 (这些灯串有时...

发表于 2017-11-30 09:07 152次阅读
基于LT3797三通道LED驱动器的设计与实现

LM358应用电路之PWM滤波数模转换电路

LM358简介 LM358是双运算放大器。内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器,适...

发表于 2017-11-29 23:17 779次阅读
LM358应用电路之PWM滤波数模转换电路

stm32的pwm输出及频率计算方法

stm32的pwm输出引脚是使用的IO口的复用功能

发表于 2017-11-29 15:51 1714次阅读
stm32的pwm输出及频率计算方法

单片机中PWM程序工作原理图文详解

因为scale<=tt的时间段是低电平点亮LED灯的, scale>=tt的时间是熄灭LED灯...

发表于 2017-11-29 15:12 1894次阅读
单片机中PWM程序工作原理图文详解

模块化结构橡塑行业温度控制方案,提高橡塑行业设备...

橡塑行业传统的温度控制采用不同温区单表控制的方法,容易造成相邻温区的互相干扰,温度容易产生波动。基于...

发表于 2017-11-27 06:25 1970次阅读
模块化结构橡塑行业温度控制方案,提高橡塑行业设备...

stm32单片机中使用GPIO口模拟PWM输出解...

STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核...

发表于 2017-11-24 17:33 965次阅读
stm32单片机中使用GPIO口模拟PWM输出解...