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天哪!原來PWM這么簡單

52RD.com 2021年2月6日 小麥大叔            參與:1人 我來說兩句
  

  PWM的全稱是脈沖寬度調制(Pulse-width modulation),是通過將有效的電信號分散成離散形式從而來降低電信號所傳遞的平均功率的一種方式;
  
  所以根據面積等效法則,可以通過對改變脈沖的時間寬度,來等效的獲得所需要合成的相應幅值和頻率的波形;
  
  具體如下圖所示;

  占空比:
  
  圖中存在三種占空比狀態,25%,50%和75%占空比狀態,不難發現,假設占空比為D,則滿足:

  
  其中是PWM的周期,通常和載波的周期相同;

  PWM是如何實現?

  最終輸出波形如下:

50%占空比

  這里簡單說明一下:
  
  鋸齒波(圖中橙色波形)最大為10,然后我希望輸出平均為5的波形(圖1中紅色的水平直線);
  
  那么通過比較,當鋸齒波小于5時;PWM輸出低電平,即為OFF;
  
  當鋸齒波大于5時,PWM輸出高電平,即為ON;
  
  所以再換一個思路,如果我希望輸出一個電壓逐漸升高的波形呢,該如何設計呢?
  
  其實很簡單,只要把需要調制的波形設置為斜坡輸出的波形就可以了,具體如下圖所示;

占空比逐漸增大

  可以看到,最終占空比逐漸從0%增大到100%;
  
  然后我們繼續想,能不能調制出其他的波形,比如調制一個正弦波sin wave,那也就是我們常說的SPWM,其實是可以的,具體如下圖所示;

  中央對齊PWM
  
  脈沖波的中心將會被固定在時間窗格的中心,同時脈沖波的兩邊可以移動,使得波的寬度被延伸或壓縮,具體如下圖所示;  

  
  另一種類型的PWM脈沖波形如下圖所示;

  程序實現
  
  現在的MCU大部分都自帶硬件PWM發生器,即配置好相應的寄存器,就能直接產生PWM,下面的例子基于NUCLEO-F767ZI,通過cubemx配置了三路PWM輸出,然后實現了呼吸燈的效果;


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