什么是PWM，PWM有哪些应用

很多朋友对什么是PWM，PWM有哪些应用不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

什么是脉宽调制

PWM（Pulse Width Modulation），脉冲宽度调制的简称，是一种利用微处理器的数字输出来控制模拟电路的非常有效的技术，广泛应用于测量、通信、工业控制等领域。

脉宽调制频率

指1秒内信号从高电平到低电平再回到高电平的次数，即1秒内有多少个PWM周期，单位为Hz。

脉宽调制周期

T=1/f，T为周期，f为频率。

如果频率为50Hz，即一个周期为20ms，则一秒内有50个PWM周期。

占空比

一个脉冲周期内高电平时间占整个周期时间的比例，单位为%（0%-100%）

一个周期的长度，如下图所示。

其中，周期是一个脉冲信号的时间，1s内的周期数T等于频率f，脉宽时间是指高电平时间。

上图中，脉冲宽度时间与总周期时间的比值就是占空比。

例如，如果周期时间为10ms，脉宽时间为8ms，则占空比为8/10=80%，即占空比为80%的脉冲信号。

PWM即脉冲宽度调制，可以通过调节占空比来调节脉冲宽度。

脉宽调制原理

以STM32单片机为例，其IO口只能输出高电平和低电平。

假设高电平为5V，低电平为0V，利用PWM输出不同的模拟电压。通过改变IO口输出的方波的占空比，得到数字信号模拟的模拟电压信号。

电压以脉冲序列施加到模拟负载上，开启时为高电平1，关闭时为低电平0。接通时输出直流电源，断开时直流电源断开。通过控制开关时间，理论上可以输出任何不大于最大电压值5V的模拟电压。

例如，如果占空比为50%，则意味着高电平时间的一半和低电平时间的一半。在一定频率下，可以获得模拟2.5V输出电压。那么占空比为75%时，得到的电压为3.75V，如下图所示。

也就是说，在一定的频率下，通过不同的占空比可以获得不同的输出模拟电压，PWM就是通过这个原理实现数模信号的转换。

脉宽调制应用

LED呼吸灯

以常用的呼吸灯为例。

普通人的眼睛对于80Hz以上的刷新率根本没有闪烁感，所以当我们平时看到的LED灯的频率大于50Hz时，人眼就会产生持久的视觉效果，基本上看不到闪烁，我误以为它是常亮的LED 灯。

由于频率高时看不到闪烁，所以占空比越大，LED越亮，占空比越小，LED越暗。因此，在频率一定的情况下，可以通过不同的占空比来改变LED灯的亮度，从而达到呼吸灯的效果。

电机速度的PWM 控制

调节占空比可以实现不同电压的输出，实现电机转速的调节。

对于直流电机，当电机输出引脚为高电平时，电机才能旋转。当输出端为高电平时，电机转动，但速度逐渐增大。由于电感的作用，防止电流突然变化，电机不会停止，并会保持原来的速度。这样电机的转速就是一个周期内输出的平均电压值，所以本质上我们的调速就是让电机保持在一定的转速。看起来像是停却没有停的状态，看起来像是全速旋转却又没有全速旋转，那么一个周期的平均速度就是我们的占空比调整后的速度。

在电机控制中，电压越大，电机速度越快，通过PWM输出不同的模拟电压可以使电机达到不同的输出速度。

当然，在电机控制中，不同的电机有自己的频率。如果频率太低，运动就会不稳定。如果频率正好在人耳的听觉范围内，有时会听到啸叫声。当频率太高时，电机可能无法响应，正常电机频率在6-16kHz之间较好。

舵机的PWM控制

舵机的控制就是通过固定频率赋予舵机不同的占空比来控制舵机的不同旋转角度。

舵机的频率一般为50HZ，即20ms左右的时基脉冲，脉冲的高电平部分一般在0.5ms-2.5ms范围内，以控制舵机的不同旋转角度。

500-2500us PWM高电平部分对应180度舵机的0-180度控制。

以180度角度舵机为例，对应的控制关系如下：

0.5ms-------------0度； 1.0ms------------45度； 1.5ms------------90度； 2.0ms----------135度； 2.5ms----------180度；

下图展示了占空比从1ms变化到2ms时旋转角度的变化。

以上知识分享希望能够帮助到大家！