PWM信号(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)是一种通过调节脉冲的宽度(持续时间)来控制平均电压或功率的技术。其核心原理是:在固定频率的周期性方波中,通过改变高电平(导通时间)占整个周期的比例(即占空比),从而模拟出不同的平均电压或功率输出。
关键概念:
-
占空比(Duty Cycle)
- 定义:高电平时间占整个周期的百分比。
- 公式:占空比 = (高电平时间 / 周期时间) × 100%
- 例如:占空比50%表示高电平和低电平时间各占一半。
-
频率(Frequency)
- 定义:每秒钟内脉冲周期重复的次数(单位:Hz)。
- 频率越高,脉冲变化越快,设备响应更平滑(如LED无闪烁)。
工作原理:
- 当占空比增大时,平均电压升高;占空比减小时,平均电压降低。
- 举例:
- 若电源电压为5V,占空比50%时,平均电压为2.5V;
- 占空比80%时,平均电压接近4V。
应用场景:
- 电机调速:通过调节PWM占空比控制电机转速。
- LED调光:改变亮度而不改变颜色(模拟调光)。
- 电源控制:开关电源稳压(如Buck/Boost电路)。
- 信号传输:数字模拟信号的编码与解码。
优势:
- 高效:开关元件(如MOS管)工作在饱和/截止状态,功耗低。
- 精确控制:通过数字信号(0/1)实现模拟量调节。
- 抗干扰:相比纯模拟信号,PWM受噪声影响更小。
如何生成PWM信号?
- 微控制器:利用定时器模块(如Arduino的
analogWrite()函数)。 - 专用芯片:如555定时器或电机驱动IC。
- 硬件PWM模块:集成在MCU中的高精度PWM发生器。
总结:PWM是一种通过调节脉冲宽度实现模拟控制的数字化技术,广泛应用于需要高效、精准功率调节的领域。
PWM信号是什么意思
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