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天哪!原来PWM这么简单

52RD.com 2021年2月6日 小麦大叔            参与:1人 我来说两句
  

  PWM的全称是脉冲宽度调制(Pulse-width modulation),是通过将有效的电信号分散成离散形式从而来降低电信号所传递的平均功率的一种方式;
  
  所以根据面积等效法则,可以通过对改变脉冲的时间宽度,来等效的获得所需要合成的相应幅值和频率的波形;
  
  具体如下图所示;

  占空比:
  
  图中存在三种占空比状态,25%,50%和75%占空比状态,不难发现,假设占空比为D,则满足:

  
  其中是PWM的周期,通常和载波的周期相同;

  PWM是如何实现?

  最终输出波形如下:

50%占空比

  这里简单说明一下:
  
  锯齿波(图中橙色波形)最大为10,然后我希望输出平均为5的波形(图1中红色的水平直线);
  
  那么通过比较,当锯齿波小于5时;PWM输出低电平,即为OFF;
  
  当锯齿波大于5时,PWM输出高电平,即为ON;
  
  所以再换一个思路,如果我希望输出一个电压逐渐升高的波形呢,该如何设计呢?
  
  其实很简单,只要把需要调制的波形设置为斜坡输出的波形就可以了,具体如下图所示;

占空比逐渐增大

  可以看到,最终占空比逐渐从0%增大到100%;
  
  然后我们继续想,能不能调制出其他的波形,比如调制一个正弦波sin wave,那也就是我们常说的SPWM,其实是可以的,具体如下图所示;

  中央对齐PWM
  
  脉冲波的中心将会被固定在时间窗格的中心,同时脉冲波的两边可以移动,使得波的宽度被延伸或压缩,具体如下图所示;  

  
  另一种类型的PWM脉冲波形如下图所示;

  程序实现
  
  现在的MCU大部分都自带硬件PWM发生器,即配置好相应的寄存器,就能直接产生PWM,下面的例子基于NUCLEO-F767ZI,通过cubemx配置了三路PWM输出,然后实现了呼吸灯的效果;


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