解答:
Pulse Width Modulation -- 脉宽调制 /脉冲宽度调制
脉冲宽度调制(PWM)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,广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多
领域中。脉宽调制是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类
的,除了 PWM 型,还有 PFM 型和 PWM、PFM 混合型。脉宽调制式开关型稳压
电路是在控制电路输出频率不变的情况下,通过电压反馈调整其占空比,从
而达到稳定输出电压的目的。
PWM 一种模拟控制方式,根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极
的偏置,来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变,这种
方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。
PWM 是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器
的使用,方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM
信号仍然是数字的,因为在给定的任何时刻,满幅值的直流供电要么完全有
(ON),要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉
冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候,
断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够,任何模拟值都可以使用 PWM
进行编码。
多数负载(无论是电感性负载还是电容性负载)需要的调制频率高于
10Hz,通常调制频率为 1kHz 到 200kHz 之间。
许多微控制器内部都包含有 PWM 控制器。例如,Microchip 公司的
PIC16C67 内含两个 PWM 控制器,每一个都可以选择接通时间和周期。占空比
是接通时间与周期之比;调制频率为周期的倒数。执行 PWM 操作之前,这种
微处理器要求在软件中完成以下工作:
* 设置提供调制方波的片上定时器/计数器的周期
* 在 PWM 控制寄存器中设置接通时间
* 设置 PWM 输出的方向,这个输出是一个通用 I/O 管脚
* 启动定时器
* 使能 PWM 控制器
PWM 的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的,无需进行
数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到
足以将逻辑 1 改变为逻辑 0 或将逻辑 0 改变为逻辑 1 时,也才能对数字信号
产生影响。
对噪声抵抗能力的增强是 PWM 相对于模拟控制的另外一个优点,而且这
也是在某些时候将 PWM 用于通信的主要原因。从模拟信号转向 PWM 可以极大
地延长通信距离。在接收端,通过适当的 RC 或 LC 网络可以滤除调制高频方
波并将信号还原为模拟形式。
总之,PWM 既经济、节约空间、抗噪性能强,是一种值得广大工程师在
许多设计应用中使用的有效技术。